0,1 - Иркутский государственный технический университет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Перспективы развития технологии
переработки углеводородных,
растительных и минеральных ресурсов
Материалы
Всероссийской научно-технической конференции
с международным участием
(Иркутск, 24–25 апреля 2012 г.)
ИЗДАТЕЛЬСТВО
Иркутского государственного технического университета
2012
УДК 658.52
ББК 65.291.8я4
П 27
Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом ИрГТУ
Перспективы развития технологии переработки углеводородных, растительных и минеральных ресурсов : материалы Всерос. науч.-практ. конф. с
междунар. участием (Иркутск, 24–25 апреля 2012 г.). – Иркутск : Изд-во
ИрГТУ, 2012.–196 с.
Представлены материалы, посвященные актуальным проблемам обогащения и металлургии руд и концентратов, химии и химической технологии,
биотехнологии и химии биологически активных веществ растительного сырья,
интенсификации, контроля и автоматизации технологических процессов, экологическим проблемам производства и использования сырья.
Редакционная коллегия:
Дьячкова С.Г. – д-р хим. наук профессор декан химико-металлургического
факультета (отв. ред.);
Евстафьев С.Н. – д-р хим. наук профессор зав. кафедрой химии и пищевой
технологии им. Тутуриной;
Немчинова Н.В. – д-р техн. наук доцент зав. кафедрой цветной металлургии;
Баев А.В. – канд. техн. наук профессор зав. кафедрой автоматизации производственных процессов;
Подгорбунская Т.А. – канд. хим. наук старший преподаватель кафедры химической технологии;
Вершинина С.Э. – канд. биол. наук докторант доцент кафедры химии и пищевой технологии им. Тутуриной;
Бельский С.С. – канд. техн. наук доцент кафедры цветной металлургии;
Хапусов В.Г. – д-р техн. наук профессор кафедры автоматизации производственных процессов;
Филатова Е.Г. – канд. техн. наук докторант доцент кафедры химии и пищевой технологии им. Тутуриной зам. декана химико-металлургического факультета по НИР.
Технический редактор:
Яковлев Р.А. – аспирант кафедры цветной металлургии.
© Иркутский государственный
технический университет, 2012
2
СЕКЦИЯ 1
ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ
МИНЕРАЛЬНОГО И ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ
АНАЛИЗ МНОГОФАЗНОЙ ПРОТИВОТОЧНОЙ
ДЕКАНТАЦИОННОЙ ПРОМЫВКИ ПУЛЬП
Саламатов В.И.
Иркутский государственный технический университет
Кафедра «Машиностроительных технологий и материалов»
664033 г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
E-mail: v26@istu.edu
Многофазная промывка технических суспензий осуществляется в производстве глинозёма, химической и гидрометаллургической технологии. Промывка проводится в сгустителях, многозонных классификаторах, гидросепараторах, или на фильтрах.
В работе рассмотрен вариант расчёта незамкнутых схем противотока с
законченным циклом промывки в сгустителях. Промывка пульп по такой схеме
предусматривает использование как чистой воды на последней ступени промывки, так и промывного раствора с определённой концентрацией ценного растворённого вещества.
Вывод конечных уравнений, по которым осуществляется расчёт показателей противоточной промывки, проводился с учётом известных ограничений.
При выводе расчётных уравнений были приняты следующие обозначения: R0 - весовое отношение Ж:Т в сгущённой пульпе, которое постоянно для
всех промывателей;
Rs - количество слива в тоннах на 1 т твёрдого осадка из каждого промывателя, которое соответствует расходу промывной воды;
1 ; 2 ; 3 ... N  концентрации растворённого отмываемого вещества в первом, втором, третьем, … N-ом промывателях;
 0 – концентрация растворённого вещества в сгущённой пульпе, поступающей в первый промыватель;
 s – концентрация растворённого вещества в промывном растворе.
Конечные выражения получены на основе решения систем балансовых
уравнений, левая часть которых выражает количество растворённого поступающего в N, N-1, N-2, … 3-й ступени схемы противотока, а в правой части количество растворённого, которое выходит из N, N-1, N-2 … 3-х ступеней промывки.
В общем случае система балансовых уравнений для схемы противоток из
N-ступеней представлена следующим образом:
3
R0 0  Rs s  Rs1  R0 N
R0 0  Rs N  Rs1  R0 N 1
R0 0  Rs N 1  Rs1  R0 N 2

R0 0  Rs s  Rs1  R0 2
R0 0  Rs s  Rs1  R01
Решение системы уравнений позволяет определить форму выражений для
расчёта показателей N-кратной противоточной промывки:
- концентрация растворённого вещества в первом промывателе:
1 
R0 0 1   s N 1    sN 1 * Rs *  s
R0  Rs 1   s N 1 
;
- концентрация растворённого в N-ом промывателе:
N 
B  Rs  s
,
R0
где B = B  R0 0  Rs1 – количество вещества, удаляемого из системы из N,
N-1, N-2, … т.д. ступеней промывки, являющееся величиной постоянной и равной разности количества вещества, поступающего на промывку и удаляемого
со сливом первого сгустителя;
- концентрация растворённого в остальных промывателях:
 N K
B1   s K    sk * Rs *  s

,
R0
где  s k   s   s2   s3  ...   sk ;
В частности для варианта 5-кратной промывки для концентрации растворённого вещества в первом промывателе:
R0 0 1   s 4    s4 * Rs *  s
1 
,
R0  Rs 1   s 4 
где  s 4
  s   s2   s3   s4 .
АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПРОМЫВКИ БЕЛИТОВОГО ШЛАМА НА КАРУСЕЛЬНЫХ ФИЛЬТРАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ФИЛЬТРОТКАНИ АРТ.
56159
Саламатов В.И., Хващевская Л.Ф.
Иркутский государственный технический университет
Кафедра «Машиностроительных технологий и материалов»
664033 г.Иркутск, ул.Лермонтова, 83.
E-mail: v26@istu.edu
На карусельных фильтрах в цехе выщелачивания спёка АГК происходит
отделение жидкой фазы и промывка шлама горячей подшламовой водой.
Промытый шлам откачивается на шламохранилище. При этом основными нарушениями работы карусельных фильтров, приводящие к высокому содержанию щелочи в отвальном шламе, могут быть следующие:
- высокое Ж:Т в пульпе после мельниц (> 1,2) или низкое (< 1);
4
- отклонение технологических показателей от заданного уровня;
- своевременная замена или регенерация фильтрующей перегородки.
Обеспечение Ж:Т пульпы мельниц в заданных пределах 0,9  1,2 обуславливает наиболее благоприятные условия хода процесса фильтрации и равномерность помола шлама.
Работа карусельного фильтра, экипированного фильтротканью, характеризуется индукционным периодом, когда наблюдается максимальная производительность. На продолжительность индукционного периода большое влияние
оказывает концентрация растворённого вещества в жидкой фазе пульпы. Так
при концентрации Al 2 O3 в пульпе 75 г/л продолжительность индукционного периода составляет в среднем 20 – 24 ч. При концентрации 25 г/л Al 2 O3 продолжительность индукционного периода возрастает от 48 до 60 ч.
По истечению определенного времени в зависимости от свойств пульпы,
величины вакуума ткань начинает резко терять свою проницаемость. Промывка
осадков на фильтре в этот период нежелательна, так как резко возрастают потери растворённого вещества с осадком, значительно снижается скорость фильтрационной промывки.
Продолжительность промывки при расходе промывной жидкости Ж:Т =
1,0 составляет в среднем от 60 до 70 с. С учётом того, что общее время обезвоживания на фильтре составляет 128 с – можно считать, что процесс промывки
протекает достаточно полно. При этом величина расходного модуля составляет
2.5, что отвечает периоду длительного устойчивого массообмена, который характеризуется низкой скоростью отмывки растворённого из упорной плёночной влаги, влаги застойных пор и зон слабой проницаемости.
ВЛИЯНИЕ СаО НА ОТМЫВКУ АЛЮМИНАТНОГО
РАСТВОРА ИЗ ОСАДКОВ КРАСНЫХ ШЛАМОВ
Саламатов О.В., Саламатов В.И., Пешков А.В.
Иркутский государственный технический университет
Кафедра «Машиностроительных технологий и материалов»
664033 г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
E-mail: v26@istu.edu
Для интенсификации процессов обезвоживания и промывки технических
суспензии, в частности, используются синтетические и природные вещества.
Применение этих веществ способствует изменению кинетической и агрегативной устойчивости суспензии, что приводит к росту производительности сгустителей и промывателей. Оптимизация процесса осветления суспензии проводится в процессе подбора оптимальных дозировок флокулянта, установление
наиболее эффективного варианта его применения в технологическом процессе.
В работе были изучены серии образцов, полученных в ходе четырёхкратной прямоточной декантанционной промывки осадков красных шламов североуральских бокситов, переработанных по способу Байера. Первый вариант про5
мывки осуществляли без обработки пульп, второй вариант промывки проводили с добавкой СаО на стадию предварительного сгущения.
Результаты эксперимента оценивались с помощью инфракрасной спектроскопии. Область 2000 – 4000 см 1 является достаточно информативной.
Здесь наблюдаются характеристические полосы поглощения, относящиеся к
колебаниям ОН - групп, входящих в состав красного шлама щелочи NaOH (3690
см 1 ), гидраргиллита AlOOH (3270, 3080 см 1 ) и влаги H 2 O (3420 см 1 ). Полосы
поглощения при 3690, 3270 и 3080 см 1 характеризуют структурную влагу, т. е.
те молекулы воды, которые химически связаны со структурными составляющими шламов. Полоса поглощения при 3420 см 1 главным образом характеризуется как связанная за счёт физических и механических взаимодействий с пористыми шламами влага.
Степень извлечения щелочного алюминатного раствора оценивалась при
сравнении оптических плотностей D поглощения: 1 - полоса поглощения щелочи NaOH (3690 см 1 );  2 - полоса поглощения воды H 2 O (3420 см 1 );  4 и 3 - полосы поглощения гидраргиллита AlOOH (3270, 3080 см 1 ).
Как показывает эксперимент после обработки пульп СаО отмывка ценных компонентов из красного шлама даже при однократной отмывке идёт интенсивнее, чем для варианта четырёхкратной промывки без обработки.
Ранее 1 были исследованы варианты схем промывки осадков красных
шламов с применением на стадии сгущения ПАА и муки. Показано, что применение флокулянтов оказывает влияние на сорбционные свойства поверхности
частиц красного шлама, обеспечивая снижение в поверхностном слое ценного
растворенного вещества.
В случае СаО наблюдается значительное изменение оптической плотности для всех полос поглощения (  1  4 ), что указывает на значительное понижение щелочи и гидраргиллита в сорбционном слое.
Так после первой ступени оптическая плотность для  1 составила 0.028 и
0.008 соответственно без добавки и с добавкой СаО , для D - 0.141 и 0.091, для
D - 0.196 и 0.110 и, наконец, для D - 0.213 и 0.102.
Список литературы
1. Саламатов О.В. Влияние некоторых флокулянтов на отмывку алюминатного раствора из осадков красных шламов/О.В. Саламатов, В. И. Саламатов,
Б. А. Байбородин//Обогащение руд. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ/, 2010 – с. 37-43.
2
3
4
6
ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНОГО
ТОПЛИВА ИЗ ШЛАМОВ КОКСУЮЩИХСЯ УГЛЕЙ
Боровик Н.А., Баденикова Г.А.
НИ Иркутский Государственный Технический университет,
кафедра обогащения полезных ископаемых и инженерной экологии
г.Иркутск, ул.Лермонтова, 83, e-mailfedotov@.irk.ru
Последние годы ознаменованы ростом интереса к углю, как к важнейшему источнику энергии.
Увеличение доли угля требует разработки и тиражирования энергетически и экологически совершенных технологий переработки и сжигания этого ископаемого. Для угольной энергетики принципиально важен переход от прямого
сжигания угля в топочных устройствах к приготовлению из углей различных
качеств, в том числе и из отходов углеобогащения, водоугольного топлива
(ВУТ).
Одним из наиболее экономически обоснованных и экологически целесообразных путей замещения газового и нефтяного топлив на крупных ТЭЦ и котельных является применение композиционного водоугольного топлива. Применение суспензионного угольного топлива является реальной возможностью
замены не только «грязного» угля и малоэффективных методов его сжигания в
слоевых топках, но и дефицитных жидких и газообразных видов топлива. При
этом получаемое топливо и технологии его использования должны отвечать
жестким требованиям современного рынка: экономическая конкурентоспособность и минимально возможное опасное экологическое воздействие на окружающую среду при его получении и использовании.
Водоугольное топливо представляет собой высококонцентрированную
дисперсную систему, состоящую из высокодисперсных фракций угля
(<250мкм) и воды с добавками пластификаторов и стабилизаторов.
ВУТ обладает большей реакционной способностью, чем исходный уголь,
меньшей температурой воспламенения, высокой степенью выгорания горючей
массы топлива. Оно считается экологически чистым, поскольку при его сжигании обеспечиваются допустимые уровни выбросов загрязняющих веществ.
В настоящее время в России ежегодно образуется около 28 млн. т. отходов угледобычи, являющихся отличным сырьем для получения ВУТ[1].
Перевод шламов в транспортабельное и технологически удобное суспензионное водоугольное топливо (ВУТ) позволит получить существенный экономический эффект и резко улучшить экологическую обстановку в регионах.
Одним из условий получения качественного ВУТ является содержание
угольных шламов в суспензии не менее 60%. Шламы обогатительных фабрик,
как правило, складируются в шламоотстойники с содержанием твердого менее
15%. Таким образом, первоочередной задачей проводимых исследований является возможность интенсификации процесса сгущения технологических угольных суспензий [2].
7
В представленной работе проведены исследования по возможности получения ВУТ из щламов коксующихся углей месторождения «Раздолье» с исходной зольностью Ас= 17%,крупность шламов -0,5 мм.
Исследование представленной нам пробы состояло из двух серий опытов.
В первой серии выбраноптимальный для данного типа шламов флокулянт. Для
этого было проведено осаждение шламов в присутствии различных флокулянтов и коагулянтов.
При проведении экспериментов принято отношение Ж:Т = 20:1, которое
соответствует разбавлению шламов на практике. Осаждение угольных шламов
проводилось по стандартной методике с фиксированием высоты осветлённого
раствора через определённые промежутки времени и последующим расчётом
скоростей осаждения. По полученным данным построены графики зависимостей высоты осветленного раствора от времени осаждения H=f(t).
В результате проведенных исследований установлено, что максимальная
скорость осаждения угольных шламов получена при расходе магнафлока при
расходе 40 г/т, при этом скорость осаждения составила 3,46 см/мин против 0,38
см/мин без добавления флокулянтов.
В качестве эмульгатора суспензии может быть рекомендовантриполифосфат натрия, в качестве стабилизатора – низкомолекулярные электролиты.
Список литературы
1. Зайденварг В.Е. , К.И.Трубецкой, В.И.Мурко. Производство и использование водоугольного топлива. М.: Изд-во Академии горных наук, 2001.
2. Иванов В.И., Канторович Е.В. Топливные эмульсии и суспензии. М.:
Металлургия, 1993.
ИСПЫТАНИЯ РАЗНЫХ СПОСОБОВ РАЗДЕЛЕНИЯ
ВОЛЬФРАМОВЫХ МИНЕРАЛОВ И СУЛЬФИДОВ
Отрешко А.Н.
НИ ИрГТУ, Химико-металлургический факультет.
Кафедра обогащения полезных ископаемых и инженерной экологии.
г.Ангарск, 6а-9а-18. Hummer38rus@inbox.ru.
Вольфрамовые концентраты гравитации после перечистки содержат 8087% сульфидов, 10-18% вольфрамовых минералов, 0,5-1% магнетита, 1-3% породообразующих минералов промежуточной плотности. Сульфиды преимущественно представлены пиритом. Ценный компонент WO3 представлен в виде
двух минералов: гюбнерита и шеелита.
Выделение сульфидных минералов осуществляли двумя способами:
электромагнитной сепарацией и флотацией.
В качестве исходного питания для флотации и электромагнитной сепарации приняты концентратв винтовых сепараторов, с содержанием WO3 – 4,88% и
4,83%, и винтовых шлюзов с содержанием WO3 – 13,09% и 13,07%.
8
Проведено изучение контрастности технологических свойств основных
минералов, слагающих материал по справочным данным, приведенным в литературных источниках.
Таблица 1. Физические свойства основных минералов составляющих гравитационный концентрат
Удельная магнитная восприУдельное
имчивость,
сопративлениеом.м
х10-6 см3/г
жирные кислоты
34,4-100
102-105
жирные кислоты
0,1-0,3
х
сульфгидрильные
0,2÷0,7
10-5-10-1
собиратели
Основные
Химическая Плотность,
Минералы
собиратели для
формула
Мг/м3
флотации
Гюбнерит (FeMn)WO4
Шеелит
CaWO4
FeS2
Пирит
6,7-7,5
5,8-6,2
4,95-5,2
В таблице 2 приведены показатели экспериментов операции разделения
вольфрамовых от сульфидных минералов с применением разных методов обогащения, схемы опытов изображены на рисунке 1 и 2.
Таблица 2 – Результаты экспериментов по разделению сульфидов и вольфрамовых минералов разными методами
Метод
разделения
ЭМС
Флотация
ЭМС
Флотация
Выход,
%
92,8
7,2
100,0
92,1
7,9
100,0
80,6
19,4
100,0
79,9
21,1
100,0
Продукты
Пиритный концентрат
WO3 концентрат
Исх. – конц-т гравитации
Пиритный концентрат
WO3 концентрат
Исх. – конц-т гравитации
Пиритный концентрат
WO3 концентрат
Исх. – конц-т гравитации
Пиритный концентрат.
WO3 концентрат
Исх. – конц-т гравитации
Массовая доля
WO3, %
1,32
50,8
4,88
0,69
53,26
4,83
3,67
52,32
13,09
1,88
57,43
13,07
Извлечение
WO3, %
25,1
74,9
100,0
13,1
86,9
100,0
22,6
77,4
100,0
11,5
88,5
100,0
Вольфрамовый концентрат гравитации
Электромагнитная сепарация (ЭМС)
Магнитная фракция
Немагнитная фракция
Гюбнеритовый
концентрат
Сульфидный
концентрат
Рисунок 1 – Разделение сульфидов и вольфрамовых минералов методом
электромагнитной сепарации
9
СuSO4 200г/т
Ксантогенат бутиловый 150г/т
Вольфрамовый концентрат гравитации
Т-92 45г/т
Сульфидная флотация
Пенный продукт
Камерный продукт
Сульфидный
концентрат
Гюбнеритовый
концентрат
Рисунок 2 – Разделение сульфидов и вольфрамовых минералов флотационным методом
Вывод:
Анализ приведенных результатов свидетельствует о явном преимуществе
флотационного метода разделения сульфидных минералов от гюбнерита и шеелита. При этом потери WO3 на 11-12% ниже, чем при разделении по схеме
электромагнитной сепарации.
Пенный продукт флотации изучен на возможность их реализации как
пиритного концентрата. По содержанию сульфидной серы 48,1% и лимитируемым примесям: суммарное содержание свинца и цинка – 0,73%, мышьяка −
0,008% сульфидные концентраты могут быть реализованы как флотационный
серный колчедан марки КСФ-1 по ГОСТ 444-75.
.
ИССЛЕДОВАНИЕ НА ОБОГАТИМОСТЬ ВОЛЬФРАМСОДЕЖАЩЕГО
МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ
А.М. Отрешко, Г.С. Спицин, С.А. Прокопьев, В.З.Запов. НИ ИрГТУ, каф. ОПИ
и ИЭ ООО НПФ «СПИРИТ»
Целью работы явилось изучение вещественного состава и исследований
на обогатимость трех вольфрамсодержащих проб : две пробы хвостов богащения (пробы №№ 1 и 6) и исходных песков (проба № 2).
Минералы –носители вольфрама представлены гюбнеритом и шеелитом, содержание WO3 1,2,6 соответственно 0.054, 0.044 и 0.042% оответственно.
Песчаная часть проб (класс -2мм) сложена в основном породообразующими минералами, главные из них кварц (от 5.9 до 13.3%) и измененные полевые шпаты (от 71.3 до 87.8%), в меньших количесвах хлорит, эпидот, амфиболы и агрегаты этих минералов. В десятых долях процента отмечены магнетит и ильменит.
Гравитационным анализом определены прогнозные технологические
показатели при первичной концентрации вольфрама гравитационными методами (таблица).
10
Проба
Проба №1
Проба №2
Проба №3
Выход от исходных
песков, %
6.73
4.04
6.44
Массовая доля
WO3, %
0.37
0.53
0.32
Извлечение
WO3, %
46.83
52.62
46.22
Было установлено, что раскрытие минералов вольфрама по всем пробам
начинается с класса -1.0мм, высокая степень раскрытия начинается в классе 0.25мм.
Переработка класса +2.0мм, которая потребует дорогостоящей операции измельчения, не представляется целесообразной, что и было подтверждено опытами на пробах 1 и 6.
На пробе исходных песков проведены технологические опыты на класссифицированном материале на классах-20+0.5мм и –о.5мм. Продукты отсадочной машины, на которой обогащался класс -20+0.5мм, состоял в основном их
богатых сростков, доизмельчался до крупности -0.5мм и присоединялся к классу -0.5мм. Класс -0.5мм эффективно обогащался на винтовом шлюзе.
В результате обогащения по схеме из песков с низким содержанием
WO3 гюбнеритовый и шеелитовый концентраты с суммарным извлечением металла равным 43.98%.
На пробе №1 были проведены опыты на классе -2мм после его разделения по крупности на -2.0+0.5 и -0.5мм.
После обогащения на винтовом сепараторе класса -2.0+0.5мм и винтовом шлюзе класса -0.5мм концентраты перечищались на концентрационном
столе. Концентраты стола подвергались магнитной сепарации с целью их разделения на магнитный, ильменитовый, гюбнеритовый и шеелитовый продукты. Напряженность магнитного поля менялась в операциях в соответствии с
магнитной восприимчивостью минералов.
Суммарное извлечение WO3 от класса -2мм составило 61.73% при высоком содержании трехокиси вольфрама.
Исследованиями показана возможность обогащения исходных песков и
хвостов с получением гюбнеритового и шеелитового концентратов с довольно
высокими технологическими показателями даже при таком низком содержаниивольфрама.
ИССЛЕДОВАНИЕ НА ОБОГАТИМОСТЬ ЗОЛОТОСОДЕЖАЩЕЙ
РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ “ПЕРЕВАЛЬНОЕ”
А.А. Заусаева , А.М. Пономарева, С.А. Прокопьев, В.З. Запов
НИ ИрГТУ, кафедра ОПИ и ИЭ, ООО «СПИРИТ»
Исследуемая проба руды относится к малосульфидному золотосеребросодержащему кварцевому типу руд. Кварц - основной породообразующий минерал (66.1%), рудные минералы представлены сульфидами, в основном пиритом.
11
Основным полезным компонентом является золото (16.4г/т), попутным
серебро (190г/т). Золото самородное, высокопробное, основная масса представлена мелкими, тонкими и тонкодисперсными частицами. В рудной зоне золота
крупностью менее 0.074мм составляет 71.3%, в виде крупных частиц ( более
0.07мм) около 28.7%. Серебро самостоятельного промышленного значения не
имеет. Оно присутствует в самородном виде, в форме сульфида серебра и серебряной черни, а также входит в состав золота.
По данным рационального анализа основная масса золота присутствует в
форме доступной сорбционному цианированию-99.7%, из них на долю свободного (амальгамируемого)-65.5%. Сростков золота с рудными и породообразующими компонентами-34.2%.
Серебро в пробе упорное по отношению к цианированию, доля цианируемого серебра-74.7%. доля свободного металла всего 2.2%.
Технологические исследования проведены в тестовом режиме. Гравитационные испытания проведены на концентрационном столе, отсадочной машине, центробежном концентраторе и винтовых аппаратах по схеме стадиальной гравитации.
Технология винтовой сепарации обеспечила извлечение в гравиоконцентрат 75.07% при его выходе 1.68% и содержании золота 725.9г/т. На концентраторе Нельсона извлечение золота составило 79.6% при его выходе 2.71% и
содержании металла 504.9г/т. Извлечение серебра составило 28.4%.
Тестирование флотационного метода обогащения обусловлено наличием
минералов-носителей благородных металлов, обладающих флотационным
свойствами и преимущественной их ассоциацией с сульфидами. Флотация как
исходной руды, так и хвостов гравитации по реагентному режиму, принятому
для тестовых испытаний, позволяет извлечь во флотоконцентраты золото и серебро с высокими показателями. Из исходной руды во флотоконцентрат с
выходом 5.38% извлечено 98.18% золота и 92.1% серебра.
Цианирование исходной руды позволило извлечь золота в цианистый
раствор 98.7%, серебра-89.7% при содержании в хвостах 0.2г/т золота и 7.2г/т
серебра.
Цианирование хвостов гравитации, проведенное в режимных условиях,
соответствующих оптимальным для руды, обеспечило извлечение золота в
раствор из хвостов гравитации 96.8%, серебра-89.1%.
Тестовые эксперименты по интенсивному цианированию гравиоконцентратов показали возможность извлечения золота в цианистые растворы
99.0%, серебра-89.5%. Доизмельчение до 95% класса-0.071мм и последующее
цианирование кеков интенсивного цианирования (II стадия) позволили
поднять извлечение золота до 99.3%, серебра до 92.5%.
Тестовые эксперименты по цианированию флотоконцентрата крупностью
92% -0.071мм в течение 48 часов показали возможность извлечения золота до
98.9%, серебра – до 89.7%.
В таблице приведены результаты экспериментов по обогащению пробы
различными методами.
12
Вариант технологии обогащения
Извлечение
1. Прямое цианирование руды:
золото
98.7
серебро
89.7
2. Гравитационно-цианистая с раздельным цианированием
гравиоконцентрата и хвостов гравитации:
золото
98.2
серебро
89.5
3. Флотационная с цианированием флотоконцентратов: золото
97.1
серебро
85.1
4. Гравитационно-флотационная с раздельным цианированием
гравио- и флотоконцентрата:
золото
97.2
серебро
80.9
5. Гравитационная с цианированием гравиоконцентрата:
винтовая сепарация
золото
74.6
серебро
24.7
центобежная сепарация
золото
79.0
серебро
26.3
Приведенные показатели по результатам тестовых испытаний свидетельствуют о возможности переработки руды месторождения “Перевальное” с
применением различных методов обогащения.
По первым четырем технологиям закономерно высокое извлечение золота (97.1-98.7%). Извлечение серебра так же высокое и находится в пределах
80.9-89.7%.
Целесообразность выбора из приведенных принципиальных схем, каждая из которы имеет свои достоинства и недостатки, должна быть выбрана исходя из экономических и экологических преимуществ.
Для уточнения показателей извлечения благородных металлов и расходов
реагентов должны быть проведены укрупненные или полупромышленные испытания по рекомендуемой технологии на представительной пробе.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
СГУЩЕНИЯ КРАСНЫХ ШЛАМОВ
Хващевская Л.Ф., Саламатов В.И.
Иркутский государственный технический университет
Кафедра машиностроительных технологий и материалов
г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
xvlf@mail.ru
Процессы сгущения красных шламов являются составной частью химического, горнодобывающего, металлургического и многих других производств.
Для обезвоживания пульпы красных шламов используют сгустители. Сепарация дисперсной фазы из пульпы красных шламов в сгустителе происходит
в результате гравитационного осаждения. Граница раздела твёрдой и жидкой
фаз движется сверху ко дну цилиндра. В процессе сгущения пульпы можно вы13
делить две стадии: стадию седиментации и стадию сжатия-уплотнения, а также
отчётливо прослеживаются три зоны: чистая жидкость, переходная зона и осадок.
На процесс сгущения, протекающий под действием силы тяжести, влияют
минералогический и дисперсный составы материала, форма частиц, содержание
твёрдого в исходной пульпе, плотность твёрдой и жидкой фаз, вязкость жидкости, температура пульпы, содержание твёрдого в пульпе. Одним из существенных факторов, влияющих на скорость отстаивания, является содержание твёрдой фазы в пульпе. Чем меньше разность плотностей сплошной и дисперсной
фаз, тем значительнее снижение эффективности выделения твёрдых частиц из
пульпы. Вязкость суспензии обусловливает ту или иную скорость осаждения:
чем больше вязкость суспензии, тем меньше скорость осаждения.
В переходной зоне происходит осаждение частиц под действием силы
тяжести, и плотность суспензии возрастает сверху вниз. Можно выделить два
вида осаждения в этой зоне: свободное и стеснённое. Когда исчезает переходная зона, происходит сжатие и уплотнение осадка.
В зоне свободного падения граница раздела твёрдой и жидкой фаз движется при постоянной скорости до тех пор, пока не будет достигнута критическая точка, в которой скорость осаждения заметно уменьшается. Величина скорости свободного осаждения зависит от размера частиц и их плотности. Плотность оседающей суспензии в зоне свободного падения остаётся постоянной и
равной плотности исходной пульпы, за вычетом крупных частиц, осевших в результате сегрегации. Скорость движения границы раздела твёрдой и жидкой
фаз в зоне свободного осаждения можно рассчитать, построив, на основе экспериментальных данных, регрессионное уравнение Нˆ  a  t  b , где параметры
а, b определены методом наименьших квадратов; t – время; Н̂ - усреднённое
значение высоты.
Начиная с критической точки, скорость осаждения постепенно уменьшается. Здесь наблюдается стеснённое осаждение, при котором более мелкие частицы тормозят движение более крупных, а частицы больших размеров увлекают за собой мелкие частицы, ускоряя их движение. Возникает коллективное
осаждение частиц с близкими скоростями в сечении аппарата, но разными скоростями по высоте аппарата [1]. Плотность пульпы в этом случае не остаётся
постоянной и ни в одной точке не равна плотности исходной пульпы. Дифференциальное уравнение, описывающее движение границы раздела жидкой и
твёрдой фаз, имеет вид:
dH K     т в   ж 

,
dt   1  4,5  1   
где Н – высота уровня суспензии; ε – объёмная доля жидкого в суспензии
(пористость зависит от Н, то есть ε = ε(Н)); ρтв и ρж – плотности соответственно
твёрдой и жидкой фаз суспензии; η – вязкость чистой жидкости; К - коэффициент пропорциональности.
На стадии сжатия-уплотнения пульпа представляет собой сгущенный
осадок, и при этом отсутствуют процессы седиментации. Изменение высоты
14
уровня осадка на этой стадии можно описать, используя закономерности фильтрования сжимаемых осадков [2].
Список литературы
1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.
М.: Альянс. 2008. 750 с.
2. Хващевская Л.Ф., Саламатов В.И., Миронов А.П. О математическом
моделировании процесса сгущения красных шламов В кн.: Жизненный цикл
конструкционных материалов (от получения до утилизации): мат-лы докладов I
Всерос. с международным участием науч.-техн. конф. (Иркутск, 28-29 апреля,
2011 г.) / под ред. С.А. Зайдеса. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2011, с. 299 – 304.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЛАВСАНОВЫХ ФИЛЬТРОТКАНЕЙ НА БАРАБАННЫХ ВАКУУМ-ФИЛЬТРАХ
С.Н. Головачёв – аспирант; В.И. Саламатов – доцент, к.т.н.
Иркутский государственный технический университет
Кафедра «Машиностроительных технологий и материалов»
664033 г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: v26@istu.edu
В промышленных условиях в цехе ОПФС ОАО "ИркАЗ - РУСАЛ" были
проведены сравнительные испытания лавсановых фильтротканей: ткани ФЛ – 4
арт. С-9, которая ко времени испытаний применялась при экипировке фильтров
и новой 537 арт. С-6. В ходе испытаний осуществляли фильтрацию суспензии
криолита на барабанных вакуум-фильтрах БОУ-10.
При экипировке фильтра ткань сшивается из одной полосы шириной 2.5
м и длиной не менее 13 м. Укрепление ткани на барабане проводится путём её
заправки в пазы между ячейками и пробивкой этих пазов с помощью резиновых
жгутов.
Перерабатываемое сырьё в период испытаний было однотипным, его химический состав не менялся. За время опытных работ в цехе профильтровано
более 200 т криолита.
В ходе испытаний получили оценку следующие технологические показатели: удельная производительности по твёрдому, мутность фильтрата, полнота
съёма кека с поверхности ткани, давление отдувки, влияние величины вакуума
и скорости вращения барабана на производительность фильтра.
В индукционный период эксплуатации ткани, когда наблюдается максимальная производительность фильтра, полнота съёма кека составляет 100%. Но
с увеличением срока службы ткани съём кека ухудшается.
Рассмотрено влияние давления воздуха Рв на полноту съёма кека. В ходе
испытаний величина Рв менялась в пределах от 0.05 атм до 0.5 атм. Малое давление воздуха (0.05 атм) при отдувке кека значительно снижает индукционный
период. При повышенном давлении (0.5 атм) заметно возрастает расход воздуха
и увеличивается истирание ткани под обмоточной проволокой. Оптимальным
будет режим, когда в начальный период фильтрации устанавливается пониженное давление отдувки 0.3 атм, а затем, по мере засорения фильтрующей перего15
родки, давление отдувки увеличивается до 0.4 атм. По полноте съёма кека
определённые преимущества имеет ткань 537 арт. С-6.
Производительность фильтра во многом определяется величиной вакуума
и интенсивно возрастает при его росте до 400 мм рт. ст. В дальнейшем влияние
вакуума на производительность фильтра сказывается менее заметно. С ростом
вакуума уменьшается влажность кека. При вакууме 500 мм рт. ст. влажность
кеков составила 25%, причём снижение влажности для обеих фильтротканей
проходило равномерно.
В ходе испытаний установлено, что лавсановая ткань 537 арт. С-6 позволяет увеличить удельную производительность по твёрдому на 10% в сравнении
с тканью ФЛ-4 арт. С-9. качество фильтрата удовлетворяет технологическим
параметрам процесса. Лавсановая ткань 537 арт. С-6 обладает значительной
устойчивостью против засорения, большей прочностью, поэтому срок её службы превышает срок службы ткани ФЛ-4 арт. С-9 на 30%.
РАЗРАБОТКА РЕАГЕНТНОГО РЕЖИМА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
СХЕМЫ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ФЛЮОРИТ-КАРБОНАТНЫХ РУД
Кузнецов Д.В., Никаноров А.В.
Иркутский государственный технический университет, химикометаллургический факультет, кафедра металлургии цветных металлов,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, nikanoroff@list.ru
Основным методом обогащения карбонатных слюдисто-флюоритовых
руд является коллективно-селективная схема, когда осуществляется коллективная флотация флюорита и кальцита в голове процесса и последующее их разделение в перечистных операциях. Данная технология предполагает образование
большого количества промежуточных продуктов, которые необходимо обогащать в отдельном цикле. Такая технологическая схема громоздка, плохо управляема, требует высоких удельных расходов дорогостоящих реагентов и, самое
главное, не позволяет перерабатывать труднообогатимые руды с кальциевым
модулем ниже трех. Технологическая схема обогащения флюорит-карбонатных
руд Ярославского ГОКа включает в себя две основных флотации, каждая из них
имеет шесть перечистных операций, пропарку, и две контрольных флотации
[1].
Для обогащения флюорит-карбонатных руд Ярославского ГОКа предложена технологическая схема, состоящая из кондиционера, трех колонных аппаратов (основная, контрольная и перечистная операции) и пропарки, установленной между основной и перечистной операциями.
Достоинство данной схемы в достижении высоких технологических показателях процесса за одну операцию, компактности, энергосбережении (нет
трущихся деталей, отсутствие электродвигателей), простоты обслуживания,
возможности полной автоматизации процесса (с выводом управления на ЭВМ).
Учитывая, что на Ярославском ГОКе в качестве реагента-собирателя использовалась олеиновая кислота в виде эмульсии и полное ее омыление (рН
16
процесса 9,8-10, содовая среда) происходит не ранее как к третьей - четвертой
перечистной операции, а также высокую скорость флотации в колонных аппаратах, то показатели основной флотации в колонной машине, находящиеся на
уровне показателей третьей перечистной флотации Ярославского ГОКа представляются вполне удовлетворительными.
Как показали лабораторные исследования, а также анализ литературных
источников, при флотации флюорит-карбонатных руд Ярославского ГОКа протекает скорее селективная флокуляция, а потом уже флотация образовавшихся
флокул. При скорости флотации в колонных машинах 3-10 секунд реагент не
успевает «сработать» полностью и большая его часть используется в «холостую». В ходе исследований было замечено, что изменение всех физикохимических параметров коллекторов происходит с изменением концентрации
реагента, но с различной скоростью. Это приводит к тому, что флотация начинает протекать с удовлетворительной скоростью только при достижении всеми
физико-химическими параметрами некоторых критических значений. Использование же омыленного реагента (например, олеиновой кислоты, сырого талового масла и пр.) в несколько раз повышает его флотационную активность и,
следовательно, значительно увеличивают технологические параметры процесса
[2].
По данным лабораторных исследований использование смеси флотационных реагентов, например таких, как омыленная олеиновая кислота и алкилсульфат натри (длинна цепи — 8-10 атомов углерода) в 2-3 раза повышает активность флотореагента при снижении его расхода на 40-50 % [3]. Применение
смесей реагентов-собирателей позволяет получить более высокий гидрофобизирующий эффект, при меньшей устойчивости пены, что позволяет ввести
большее количество реагента-собирателя (повысить гидрофобность минерала)
без нарушения пенного режима флотации.
При использовании таких реагентных смесей возможна переработка
флюорит-карбонатных руд на предложенной технологической схеме колонной
флотации с получением концентрата, содержащего 92-95 % CaF2, и отвальных
хвостов [3].
Список литературы
1. Саматова, Л. А. Разработка теоретических основ селективной флотации
кальцийсодержащих минералов, входящих в состав руд Приморских месторождений / Л. А. Саматова, Л. А. Кленко, О. В. Воронова, Л.Н. Плюснина // Горный
информ. - аналит. бюл. 2005. Темат. прил. Дальний Восток. С. 274 — 287.
2. Леонов С.Б., Шаманский, В.А., Никаноров А.В. Интегральный параметр для оценки эффективности воздействия флотационных реагентов на границу раздела кальциевый минерал — раствор. Обогащение руд. Иркутск,1991.С. 96-101.
3. Никаноров А.В., Ершов П.Р., Полонский С.Б. Система интегральных
параметров для оценки активности основных классов флотационных реагентов:
Монография – Иркутск: Изд-во ИрГТУ. – 2001. – 74 с.
17
СЕЛЕКТИВНАЯ ФЛОКУЛЯЦИЯ УГОЛЬНЫХ ШЛАМОВ
Иванова К. К., Баденикова Г.А.
НИ Иркутский Государственный Технический университет,
кафедра обогащения полезных ископаемых и инженерной экологии
г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: fedotov@irk.ru
Шламы — это углесодержащие продукты крупностью менее 0,5-1 мм. В
рядовом угле и продуктах углеобогащения шламы составляют технологически
значимую долю, которая имеет тенденции к росту. Согласно существующим
данным, содержание в рядовом угле классов крупностью -1 мм достигает примерно 20%. Суммарный выход вторичных шламов на некоторых углеобогатительных фабриках составляет 25-30%, а в отходах флотации содержание шламов может достигать 67-90%. В некоторых случаях количество шламов может
достигать 80-90%.
Рост уровня механизации работ по добыче угля и последующей его переработки приводит к увеличению доли мелких классов и минеральных примесей
в добываемой массе. На сегодняшний день переработка угольных шламов является одной из проблем углеобогащения, обострению которой способствовала
неспособность традиционных технологий обеспечить необходимые показатели
эффективности разделения материала. Дело в том, что тонкие классы имеют
низкую селективность и именно этот фактор влияет на показатели эффективности обогащения угля. Это предопределяет повышение роли углеобогащения
мелких и тонких классов вообще [2].
Значительная часть угольного материала шламовой крупности перерабатывается флотацией, которой подлежит 30-40% шламов коксующегося и энергетического угля зольностью от 14 до 53% (в среднем 26%). Но в ряде случаев
пенная флотация не обеспечивает необходимого качества продуктов из-за недостаточной селективности разделения органической и минеральной составляющей обогащаемого угля, что объясняется наличием в шламе большого количества тонкодисперсных высокозольных фракций крупностью менее 40-50 мкм.
Это предполагает поглощение значительного количества флотационных реагентов и регуляторов среды, препятствование флотации более крупных частиц
и возникновение большого количества стойкой пены, снижающей скорость
флотации и уменьшающей производительность флотационных машин. В результате снижения селективности процесса флотации часть дефицитной органической массы угля теряется с отходами.
Среди гравитационных способов обогащения шламов следует отметить
тяжелосредные гидроциклоны. Но они обеспечивают высокое качество разделения полезных ископаемых только крупностью более 0,2-0,5 мм и поэтому
применяются исключительно для обогащения крупнозернистых шламов. Несмотря на ряд попыток, решить проблему эффективного обогащения тонких
шламов с помощью тяжелосредных гидроциклонов не получается.
Не обеспечивают высокого качества разделения тонкого угля и другие методы гравитационного обогащения. Минимальная величина обогащаемого ма18
териала составляет: специализированные шламовые отсадочной машины —
0,074 мм, концентрационные столы — 0,074 мм, гидрокласификация — 0,074
мм, винтовые сепараторы — 0,045 мм. Причиной этого являются, в частности,
малые скорости перемещения частиц ила в условиях повышенной вязкости
тонкодисперсных взвесей.
Сегодня делаются попытки замены флотации интенсивными технологиями
на основе гравитационного разделения и гидрокласификации в зарубежных аппаратах типа «гидросайзер». Но эффективность их работы также резко снижается при повышенном содержании в исходном материале ультратонких иловых
фракций [1].
В условиях недостаточной эффективности традиционных технологий обогащения и обезвоживания тонкодисперсного угля, а также дефицита и дороговизны реагентов, которые применяются в специальных технологиях (пример —
масляная грануляция) на первый план выдвигаются процессы, которые, с одной
стороны, обеспечивают значительное снижение затрат реагентов, а с другой —
повышение селективности разделения тонких фракций. В этой связи перспективными представляются технологии, которые получили название селективной
флокуляции.
Селективная флокуляция — совокупность процессов выборочной агрегации тонкодисперсных частиц полезных ископаемых в микрофлокулы крупностью 100-300 мкм с помощью реагентов-флокулянтов различной природы.
Угольная промышленность России ежегодно вырабатывает миллионы тонн
углей низкого качества (штыбов, отсевов), а также угольных шламов, которые
имеют относительно низкую стоимость, менее востребованы, чем качественные
угли и имеют теплоту сгорания, приемлемую для их использования в коммунальной энергетике.
Наиболее распространёнными флокулянтами являются высокомолекулярные соединения, такие как: санфлок, магнафлок, крахмал, ПАА.
В представленной работе изучалась возможность селективной флокуляции
угольных шламов коксующихся углей месторождения «Раздолье» с исходной
зольностью 17%. В качестве флокулянтов были приняты: санфлок, магнафлок,
крахмал, ПАА концентрацией C=0,1% при расходах: 100 г/т, 250 г/т, 500 г/т.
Эксперименты проводились в нейтральной и щелочной среде (pH=9), регулятор щёлочности среды – NaOH. Во избежание расслаивания в суспензию
добавлялся стабилизатор (кремнефтористый натрий; C=0,1%; расходы: 50 г/т,
100 г/т, 250 г/т).
В результате проведённых опытов установлено, что наиболее эффективным реагентным режимом при селективной флокуляции угольных шламов является применение санфлока (расход 250 г/т) в сочетании с кремнефтористым
натрием (расход 100 г/т) в щелочной среде. Данным способом зольность
всплывшей фракции была снижена на 6%.
В связи с этим, селективная флокуляция является перспективным способом переработки угольных шламов, так как им можно улучшить извлечение
тонких частиц и повысить эффективность использования энергии в промыш19
ленности. Дополнительным преимуществом является значительное снижение
площади хвостохранилищ, что способствует улучшению экологической обстановки.
Список литературы
1. Isemin R.l., Kondukov N.B., Mikhalev A.V., Konayahin V.V., Kuzmin S.N.
On Effect of Air – Separating Grid on Low – Grade Fuels Combustion in a Fluidized
Bed. In Proceeding on 18th International Conference on Fluidized Bed Combustion,
May 22 – 25, 2005, Westin Harbour Castle, Toronto, Ontario, Canada.
2. Фоменко Т.Г., Благов И.С,, Коткин А.М., Бутовецкий В.С., «Шламы, их
улавливание и обезвоживание», М., «Недра», 1968 г.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ ХОЛСТОПРОШИВНОГО МАТЕРИАЛЛА АРТ. 931509 ПРИ ОБЕЗВОЖИВАНИИ
СУЛЬФИДНЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ПУЛЬП
И.Е. Поляков – студент гр. МУ-07-1, В.И. Саламатов – доцент, к.т.н.
Иркутский государственный технический университет
Кафедра «Машиностроительных технологий и материалов»
664033 г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: v26@istu.edu
Волокнистые нетканые материалы получают по сокращённой технологии
без трудоёмких процессов прядения и ткачества. Нетканые материалы превосходят обычные фильтроткани по проницаемости и тонкости фильтрации, но
уступают им по механической прочности. Однако в настоящее время усовершенствованные способы производства обеспечивают получение нетканых материалов, обладающих прочностью на разрыв до 1 кгс/мм 2 и выше, приближаясь к прочности тканых материалов. Высокой прочностью и проницаемостью
отличаются прошивные материалы из синтетических волокон, к которым относятся и полипропиленовый материал арт. 931509.
Полипропиленовые волокна достаточно устойчивы к действию минеральных кислот и щелочей, что определяет их перспективность при фильтрации
различного типа технических суспензий.
В процессе испытаний фильтрующие свойства ткани арт. 931509 сравнивались со свойствами хлопковой фильтроткани (фильтромиткаль).
Оценка физико-механических, физико-химических свойств не даёт достаточных оснований для принятия решения о преимуществах той или иной ткани.
Важной стороной этого выбора является исследование фильтрующих свойств
тканей.
В ходе испытаний полипропиленовой и хлопковой перегородок определялись следующие фильтрующие свойства: проницаемость (скорость фильтрации), задерживающая способность по отношению к дисперсной фазе пульпы;
сила взаимодействия твёрдой фазы пульпы с поверхностью фильтротканей,
определяющая их устойчивость против засорений (механических, химических).
Исследования фильтрующих свойств ткани осуществляли при фильтрации сульфидных золотосодержащих пульп (флотоконцетрата). Лабораторные
20
испытания проводили при следующих условиях: толщина кека 10 мм, темапература 20-22 о С, отношение Ж:Т = 1:1, величина вакуума 665 ГПА.
В ходе лабораторных исследований установлено:
- коэффициент производительности составил 1.03, т. е. обе фильтрующие
перегородки обеспечивают равную производительность фильтра;
- коэффициент замутнённости составил 6.42, т. е. по качеству фильтрата
ткань арт. 931509 значительно уступает фильтромиткали. Следовательно, полипропиленовая перегородка может применяться в тех условиях, когда к качеству
фильтрата не предъявляются повышенные требования;
- коэффициент засоряемости составил 0.380, т. е. по сроку службы синтетическая ткань значительно превосходит хлопковую.
ЭФФЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ОТХОДОВ ТЭС ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ
Власова В.В., Власова К.И., Жагунь В.В.
ИрГТУ, кафедра ОПИиИЭ, Иркутск, ул. Лермонтова, 83, osa@istu.edu
Твердые отходы теплоэлектростанций – это техногенное сырье, которое
в настоящее время достаточно широко используется при производстве строительных материалов, как в естественном, так и в переработанном виде. Зольные
уносы и шлак могут заменить (полностью или частично) алюмосиликатные и
кремнистые составляющие (глину, песок, пиритные огарки), которые так необходимы при производстве керамического и силикатного кирпича, изделий из
плотного и ячеистого бетона, пористых заполнителей для легких бетонов, гипсовых и золошлаковых блоков, различных видов вяжущих материалов и т.д.
При этом возможно получить реальный эколого-экономический эффект, поскольку данные продукты находятся в измельченном (подготовленном) состоянии на поверхности земли и имеют низкую стоимость, что положительно сказывается на себестоимости конечного продукта.
Еще одним перспективным направлением эффективной утилизации золошлаковых отходов ТЭС может стать использование их в качестве минерального наполнителя при производстве пенополиминеральной изоляции (ППМИ)
для трубопроводов. Следует отметить, что тепловые сети в России являются
наиболее уязвимым элементом системы теплоснабжения, так как реальные тепловые потери составляют от 20 до 70%, а замена трубопроводов из-за коррозии
происходит в 4 - 5 раз чаще, чем по другим причинам.
Наиболее эффективным способом продления срока службы трубопроводов является применение различного вида изоляции для покрытия труб. В качестве основных достоинств трубопроводов с пенополиминеральной изоляцией
(ППМИ) можно отметить: невысокую стоимостью, повышенную термостойкость - до плюс 150°С, отсутствие необходимости специальной антикоррозионной защиты труб, паропроницаемость коркового слоя, дешевую ремонтопригодность (практически любые дефекты легко устраняются неразрушающими
21
конструкцию методами); стойкость к старению (в результате химической реакции между полиизоцианатом и наполнителем).
Технология производства изоляции исключительно проста, что обусловлено свойствами химической формулы. Заводским способом изготавливают два
необходимых компонента, из органоминеральных композиций, включающих
различные вариации химических веществ и минеральных наполнителей, с учётом местных сырьевых возможностей. В настоящее время наиболее широко
применяется в качестве наполнителя обычный кварцевый песок, удовлетворяющий ГОСТ 2138, ГОСТ 7031.
Предприятие «ИркутскЭнергоПроект», которое входит в структуру компании «ЕвроСибЭнерго», при производстве ППМИ руководствуется ТУ 5768001-87068664-2011 и в качестве органического наполнителя применяет песок,
доставляемый с Нижнеилимского месторождения, который имеет достаточно
высокую цену. Разработка технологии получения полимиктового песка, соответствующего состава и качества, из золошлаковых отходов ТЭС, позволит решить проблему снижения стоимости изделий с ППМ-изоляцией.
На кафедре ОПИиИЭ ИрГТУ было проведено исследование ЗШО ТЭЦ-9
и ТЭС-10 и разработана схема получения полимиктового песка и магнетитового
концентрата, основанная на использовании гидравлического высокочастотного
грохота, работающего в замкнутом цикле с гидроциклоном и магнитным сепаратором. Полученная песковая фракция практически соответствует техническим условиям по крупности (табл. 1) и может служить заменой природному
песку при производстве пенополиминеральной изоляции.
Таблица 1 – Сравнение фракционного состава полимиктового песка из
ЗШО с требованиями ТУ 5768-001-87068664-2011
Отлитые опытные образцы ППМ-изоляции, с использованием песка из
отходов ТЭС, переданные в испытательный центр Востоксиборгстроя для
определения их соответствия требованиям ТУ, показали, что они имеют удовлетворительное качество, за исключением двух показателей: плотности (незначительно) и водопоглощения (значительно), что требует продолжения работ
по подбору рецептуры.
Проведенное технико-экономическое обоснование эффективности данной
технологии в режиме сезонной модульной установки определило, что проект
22
является экономически целесообразным и достаточно устойчивым к изменениям внешних факторов при условии реализации всех получаемых продуктов, а
именно полимиктового песка, магнетитового концентрата и тонокразмерной
(менее 0,1 мм) фракции.
СЕКЦИЯ 2
ПРОГРЕССИВНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
АНТИКОРРОЗИОННАЯ ЗАЩИТА СООРУЖЕНИЙ ОТ АТМОСФЕРНОЙ
КОРРОЗИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЦИНКОВЫХ ПОКРЫТИЙ
А.В. Пухоленко, А.Н.Баранов, Е.А. Гусева*
ИрГТУ, каф. МЦМ, e-mail: sancho@mail15.com
ИрГТУ, каф. МЦМ, e-mail: a_baranow@mail.ru
* ИрГТУ, каф. МТМ, , e-mail: el.guseva@rambler.ru
Интенсивной коррозии подвержены линии электропередач, находящиеся
в зоне влияния выбросов алюминиевых заводов. В настоящее время опоры
ЛЭП изготавливают из стали с нанесением лакокрасочных покрытий, срок
службы которых не превышает 10 лет. В связи с этим представляет интерес исследование коррозионной устойчивости цинковых покрытий в атмосфере зоны
влияния выбросов алюминиевого завода и находящийся поблизости ТЭЦ
г.Шелехов. Одним из защитных металлических покрытий стальных деталей
приборов, машин и конструкций от атмосферной коррозии в загрязненных
промышленных районах является цинкование.
В качестве объекта исследования выбрана снеговая вода снежного покрова. Пробы снега отобраны в январе - марте 2011г на расстоянии до 14км от
промышленной площадки г.Шелехов. Отбор проба выполнен в соответствии с
общепринятой методикой Росгидромета [1]. Определены глубинные показатели
коррозии стали Ст3 и железа с цинковым покрытием в снеговой воде (табл.1).
Скорость коррозии определяется по формуле Кm = Δ m/S∙t, гравиметрическим методом исследования, согласно ГОСТам [3,4]:
где Δ m = m0 – m1,
m0 и m1 – масса образцов до и после испытаний, г;
S – площадь образца,м2;
t – время коррозионных испытаний, час.
23
Таблица 1 - Глубинные показатели коррозии стали Ст3 и оцинкованного
железа в снеговой воде. Время выдержки 24ч.
Глубинный
Глубинный покаРасстоя
Балл
Балл стойпоказатель
затель коррозии
Номер ние от
стойкост
кости для
коррозии
Kn для железа с
пробы источни
и для
оцинкованKn для Ст3,
цинковым покрыка, км
Ст3 [2]
ного железа
мм/год
тием, мм/год
1
1
0,095
5
0,027
4
2
5
0,055
5
0,036
4
3
14
0,024
4
4
25
0,015
4
От показателя изменения массы к глубинному показателю коррозии можно перейти по формуле:
Kn= 8,76 Кm/ (мм/год),
где 8,76 - коэффициент для перехода от измерения весового показателя
скорости коррозии в расчете на 1 ч к глубинному показателю в расчете на 1 год;
 – плотность материала, (г/см3)
Отмечено, что скорость коррозии уменьшается по мере удаления от источника выбросов (рис.1).
Linear (Сталь Ст3)
Linear (Оцинкованное железо)
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
0
5
10
15
20
25
30
Рис.1. Зависимость скорости коррозии стали Ст3 и оцинкованного железа
в фильтрате снеговой воды от расстояния до ИркАЗа
При применении цинковых покрытий для стали наблюдается уменьшение
скорости коррозии в 2-3 раза. Группа стойкости – «стойкие», балл коррозионной стойкости становиться равным 4, вместо 5.
Работа выполнена при поддержке проекта № 5.1678. 2011 по гос. заданию Министерства образования и науки Российской Федерации.
Список литературы
1. Василенко В.Н. Мониторинг загрязнения снежного покрова /
В.Н.Василенко, И.М. Назаров, Ш.Д.Фридман. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. –
183 с.
24
2. Баранов А.Н. Защита металлов от коррозии / А.Н. Баранов,
Б.Н. Михайлов. – Иркутск, 2004. – 157с.
3. ГОСТ 5272-68 Коррозия металлов. Термины. – Взамен ГОСТ 5272-50;
введен с 1969-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 1999 – 15с.
4. ГОСТ 9. 908-85. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. - Введен с
1987-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 1999 – 6с.
АТМОСФЕРНОЕ ОКИСЛЕНИЕ УПОРНЫХ
ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ КОНЦЕНТРАТОВ И РУД
Васильев А.А., Аксенов А.В., Иванова Ю.А.
Иркутский Государственный Технический Университет
кафедра Металлургии цветных металлов
Мировые запасы богатого легкообогатимого золотосодержащего сырья
неуклонно истощаются, что требует вовлечения в переработку новых месторождений упорных руд, золото в которых тесно ассоциировано с сульфидными
минералами и недоступно для выщелачивающих растворов. Существующие на
сегодня способы переработки данного типа сырья основаны на разрушении
плотной структуры сульфидных минералов и вскрытии поверхности благородных металлов. Золото из продуктов такой обработки легко извлекается стандартными методами цианидного выщелачивания. При этом большинство данных процессов протекает в жестких условиях (повышенная температура, давление, агрессивная среда), что обусловливает использование специальной дорогостоящей аппаратуры для их осуществления. Кроме того, применение технологий химического разложения сульфидов, сталкивается с экологическими проблемами загрязнения окружающей среды, которые в особой степени проявляются при переработке высокомышьяковистых (арсенопиритных) концентратов.
Все эти обстоятельства приводят к значительному увеличению капитальных и
эксплуатационных затрат на переработку упорного сырья.
В связи с перечисленными недостатками известных способов, наиболее
целесообразным представляется применение для переработки продуктов с тонковкрапленным золотом методов, основанных на механической деструкции
сульфидов с сохранением основного количества минералов в исходной химической форме. Однако в ряде случаев при ультратонком измельчении сульфидных
продуктов возникают проблемы связанные с сильной химической активацией
измельчаемого материала. Цианирование такого (активированного) продукта
сопровождается значительным потерями металла с хвостами выщелачивания, а
также к повышенным расходом реагентов на цианирование и нейтрализацию
пульпы.
Для переработки таких продуктов предлагается использовать метод, основанный на обработке пульпы после ультратонкого помола методом мягкого
атмосферного окисления. Данный метод предполагает обработку тонкоизмельченного материала в окислительной атмосфере в слабощелочной среде.
25
В качестве объекта для исследований выбран сульфидный концентрат,
основными минералами которого являются арсенопирит (60,66 %), пирит (11,28
%) и кварц (5,83 %). Промышленную ценность в концентрате представляет золото (36,1 г/т) и попутно серебро (6,4 г/т). Количество золота, извлекаемого из
концентрата цианированием на исходной крупности материала, составляет
72,02 %
Серия экспериментов по сверхтонкому помолу концентрата показала, что
в процессе сверхтонкого помола происходит частичное окисление сульфидных
минералов (степень окисления пирита – 1 %, арсенопирита – 0,06 %), при этом
в раствор переходит значительное количество примесей (арсениты, тиосульфаты и ионы железа (II)) оказывающих негативное влияние на процесс цианирования. Кроме того, при тонком измельчении происходит активирование поверхности сульфидов и повышение их реакционоспособности. Все указанные
факторы приводят к увеличению расхода реагентов и снижению скорости растворения золота. При этом конечный уровень извлечения золота при цианировании концентрата, измельченного до крупности 98 % -5 мкм, снижается на
23,82 % по сравнению с цианированием концентрата исходной крупности, а
расход цианида натрия увеличивается на 41,37 кг/т.
Применение атмосферного окисления пульпы тонкоизмельченного концентрата, помимо пассивации поверхности сульфидов, позволяет перевести
большую часть примесей, находящихся в жидкой фазе, в инертную по отношению к цианистым растворам форму: гетит (FeOOH); гипс (CaSO4∙2H2O) и симплезит (Fe3(AsO4)2∙8H2O).
На основании изучения вещественного состава концентрата и экспериментальных данных с помощью термодинамических расчетов выполнена физико-химическая модель процесса атмосферного окисления. По результатам моделирования установлено, что процесс атмосферного окисления следует проводить при рН пульпы на уровне 8,0-8,3. Данный режим обеспечит надежное
осаждение железа при умеренных концентрациях мышьяка и серы в растворе.
Расчет степени окисления сульфидных минералов показал, что в процессе
сверхтонкого помола и атмосферного окисления происходит окисление 15,41 %
пирита и 0,20 % арсенопирита от исходного их количества в концентрате.
При изучении скорости растворения золота в растворах различного состава установлено, что в процессе сверхтонкого измельчения происходит пассивация поверхности золота. Причиной пассивации золота при измельчении
предположительно является образование пленок сульфидных минералов на поверхности металла. В процессе атмосферного окисления происходит разложение данных минералов, и поверхность золота становится легкодоступной для
выщелачивающих растворов.
При цианировании концентрата после измельчения до крупности 98 % -5
мкм и атмосферного окисления извлекается 93,1-93,4 % золота, что на 23 %
выше извлечения золота, полученного при цианировании исходного концентрата. Исследованная технология на основе сверхтонкого помола и атмосферного
окисления прошла полупромышленные испытания и используется в промыш26
ленном масштабе на «Васильковском ГОКе» для вскрытия золота из упорного
коллективного концентрата и подготовки материала к последующему цианированию. Производительность данной золотоизвлекательной фабрики составляет
8,0 млн. тонн в год при проектном выпуске золота 8,59 т/год.
На основании представленных результатов исследований можно заключить, что процесс ультратонкого помола и атмосферного окисления является
перспективным и конкурентоспособным способом переработки упорных сульфидных продуктов с тонковкрапленным золотом.
БРИКЕТИРОВАНИЕ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ
Якушевич П.А., Баранов А.Н., Гавриленко Л.В.
ИрГТУ, каф. МЦМ, e-mail: a_baranow@mail.ru
Ежегодно на Братском алюминиевом заводе образуется около 40000 тонн
отходов. Из них, 30% составляют хвосты флотации до 12000 т/год, 15% - шламы газоочистки до 7000 т/год, 30% пыль электрофильтров 12000 т/год; и отработанная футеровка электролизеров - 25%, или до 10000 т/год. Из всех этих отходов, только часть угольной футеровки вовлекалась в переработку на других
предприятиях.
Проведение НИОКР по данной теме позволило нам выделить одно из основных направлений для вовлечения в переработку шламов газоочистки и пыли
электрофильтров. Суть данной переработки заключается в брикетировании, или
окомковании отходов электролитического производства алюминия, отправке на
предприятия черной металлургии в качестве замены брикетов из коксовой мелочи.
Как показали исследования, применение хвостов флотации в данном случае является нецелесообразным. Это обусловлено сильно графитизированной
структурой входящего в их состав углерода. Подобное строение углерода можно объяснить тем, что угольная пена, находясь на поверхности электролита,
может в течение очень долгого времени (до нескольких часов) подвергаться
нагреву до температур 950-980°С. Подобная структура, как показывают проведенные эксперименты, является причиной повышенной зольности, а также, менее выраженной восстановительной способности брикетов.
Шламы газоочистки и пыль электрофильтров имеют в своем составе углерод, структура которого более аморфна. Так же, в данных отходах содержится определенное количество смолистых веществ и возгонов (до 20%), которые
могут выполнять роль связующих веществ.
Наиболее простым является процесс производства брикетов из шламов
газоочистки и пыли электрофильтров в соотношении 1:1 без добавления дополнительных связующих веществ. Оптимальными условиями для изготовления
таких брикетов являются: давление прессования 75 – 100 МПа, температура
термообработки 175 - 225°С, продолжительность термообработки 120 – 180
мин. На рис. 1 и 2 приведены графики зависимости прочности полученных
брикетов при различных режимах термообработки.
27
6
5
4
3
2
1
0
Прочность, мПа
Прочность, мПа
В лаборатории ИрГТУ была проведена пробная плавка магнетитового
концентрата с отходами электролитического производства алюминия. Процесс
был осуществлен в индукционной печи, температура плавки составляла 1300°С,
продолжительность – 40 минут. В результате был получен чугунный королек и
шлак, массы этих продуктов составили 52 и 62 г соответственно. Данный эксперимент подтвердил принципиальную возможность использования отходов
производства алюминия на предприятиях черной металлургии в качестве восстановителя железа.
0
100
200
6
5
4
3
2
1
0
0
300
30
60
90
120
150
180
Время обработки, мин
Температура обработки, °С
Отходы
ТЭЦ-6 ОАО «РУСАЛ
Братск»
Рис. 1. Зависимость прочности бриРис. 2. Зависимость прочности брикетов от температуры ТО
кетов от продолжительности ТО
На данный момент можно выделить 2 основных пути для повышения качественных характеристик подобных брикетов:
1) Добавка наполнителя, который позволит увеличить теплотворную и
реакционную способности брикетов;
2) Добавка связующих веществ, для увеличения прочности брикетов и
упрощения режима термообработки
В качестве наиболее доступного наполнителя для брикетов из шлама газоочистки и пыли электрофильтров рассматривались отходы деревообрабатывающей промышленности. Наличие подобной добавки в количестве 25 – 40%
от массы брикета позволяет добиться его устойчивого и равномерного горения.
Но при этом, необходимо вносить поправки в методику изготовления брикетов.
Таблица 1 - Сравнительные свойства брикетов из отходов производства
алюминия и углей, используемых на ТЭЦ-6 г. Братск
Влага
Влага Зольность Сера на Теплота сгорарасчетна рабоча на сухую сухое сония на сухое
Проба
расч
р
d
я, W , я, W , массу, A , стояние, состояние, Qds,
%
%
%
Sdt, %
ккал/кг
№3
75
0
7,6
0,3
5624
№16
78
0
14,3
0,32
5304
№22
70
0
13,0
0,33
5610
№28
25
0
18,6
0,6
5656
Бурый
уголь
Каменны
й уголь
30,6
8,9
0,32
6510
24,2
16,5
0,5
6200
28
Во-первых, влажность шихты для изготовления необходимо увеличивать
с 8-12% до 50-65%, так как опилки сильно впитывают влагу, осложняя тем самым процесс перемешивания. Во-вторых, необходимо проводить более мягкую
термообработку брикетов, так как при температуре 120-140°С начинается интенсивное обугливание наполнителя. В-третьих, добавка наполнителя существенно снижает конечную величину прочности брикетов (с 6,5-8 МПа до 4-4,5
МПа). Была изготовлена небольшая партия брикетов для проведения всестороннего анализа в специальной лаборатории ТЭЦ-6 г. Братск, сравнительные
результаты показаны в табл. 1.
Для увеличения прочности брикетов с наполнителем были рассмотрены
несколько традиционных связующих веществ. Наилучшие показатели бы получены в серии экспериментов с низкосортной мукой, добавка этого материала в
количестве 10% от массы шихты для брикетирования позволило увеличить
прочность брикетов на раздавливание с 4,5 до 9,5-11,5 МПа.
Анализ данной таблицы показывает, что брикеты из отходов производства алюминия также возможно использовать для частичной замены традиционного угольного топлива котельных ТЭЦ.
Проведенные исследования доказали возможность вовлечения хвостов
флотации, шламов газоочистки и пыли электрофильтров в переработку. Результатом этой переработки является получение готового товарного продукта, пригодного для использования как в металлургической, так и в энергетической областях.
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ДОЛГОЛЕТНИХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ОТВАЛОВ.
О. А. Пунишко, С. В. Катышева
Научный Исследовательский Иркутский Государственный Технический Университет, кафедра Металлургии цветных металлов, г. Иркутск, ул. Лермонтова,83; e-mail: katyshev_1983@ mail.ru
В процессе длительного хранения долголетние отвалы под воздействием
природных факторов и происходящих в них процессов претерпевают значительные физико-химические изменения, повышающие их технологичность.
Например, под действием переменных температур окружающей среды происходят физические изменения, влияющие на реологические свойства – твердость, пористость, угол естественного откоса. Химические превращения меняют природу технологической упорности золота, например, формы потерь золота, пробность и др. Физические превращения характерны в большей степени
для кварцевых малосульфидных отвалов, химические – только для сульфидных.
Наиболее важными для технологии являются изменения происходящие с золотом, именно с его рациональным составом.
Отвалы исследуемого предприятия были складированы и хранились в течение 50-ти лет, и представляют слежавщийся сульфидный продукт, сформированный в виде дамбы высотой 7-10 м значительной протяженности.
29
Минералогическим анализом установлено, что рудные компоненты представлены пиритом, пирротином, арсенопиритом, сфалеритом, халькопиритом.
Окисленные минералы представлены кварцем, полевыми шпатами, карбонатами.
В процессе длительного хранения сульфиды постепенно окислялись, создавая высокий солевой фон в жидкой фазе кеков (табл. 1). Высокое содержание солей придает массе кеков характерный цвет. После отмывки солей кеки
восстанавливают цвет типично сульфидного продукта
Таблица 1 – Химический состав жидкой фазы кеков
CNS-, CNСоставляющие
рН Fe+2,+3 Cu+2 Zn+2 Pb+2
SО4-2
Fe(CN)6-3, -4
Содержание, г/м3 2,6 7975,0 95,0 471,0 7,1 27100,0
не обн.
Несмотря на интенсивное цианирование флотоконцетрата и достаточно
высокое содержание растворенного золота в сбросных кеках фильтрации (до
0,2 г/м3), в жидкой фазе хвостов не обнаружено растворенных золота и серебра.
По содержанию золота и серебра отвалы фабрики значительно превышают руды текущей добычи. По запасам металла кеки цианирования являются
резервом сырьевой базы данного предприятия. При длительном хранении кеков
в них также, по сравнению с ранним периодом работы предприятия, возросло
количество золота в свободном виде (до 0,2 г/т) и особенно в сростках (до 2, 5
г/т). Резко снизилось количество металла в пленках и связанного с сульфидами
(таблица 2).
Эффект вскрытия упорных форм золота обязан растворяющему действию
кислой среды жидкой фазы отвалов, способствующей окислению сульфидов и
частичному растворению пленок на поверхности золотин. Серебро в кеках также присутствует в извлекаемых формах. Поскольку золото и серебро в свободном виде и в сростках могут быть извлечены цианистым процессом, для отвальных кеков предприятия возможно применить технологию, включающую
тонкое доизмельчение, отмывку или нейтрализацию солей, цианирование и
фильтрацию с последующим осаждением благородных металлов процессом
цементации.
Таблица 2 – Фазовый состав благородных металлов в кеках
1983 г.
Прежние годы
Формы
благородных
золото
серебро
золото
металлов
г/т
%
г/т
%
г/т
%
в свободном виде
0,6
4,0
0,8
3,8
0,1
1,95
в сростках
2,5
51,0
7,0
33,9
0,2
3,9
в пленках
0,3
6,1
1,9
9,1
2,3
45,15
в сульфидах
1,0
20,4
9,0
43,5
1,5
29,4
в кварце
0,9
18,5
2,0
9,7
1,0
19,6
Итого
4,9
100,0
20,7
100,0
5,1
100,0
30
Таким образом можно сделать следующие выводы:
- образование сильнокислой среды в сульфидсодержащих отвалах существенно влияет на химический состав, возрастает количество свободного (гипергенного) золота, за счет растворения покрывающих золото пленок;
- цианистые комплексы золота и серебра в многолетних отвалах не отмечены;
Список литературы
1. Технология извлечения золота, серебра и цветных металлов из отвальных хвостов обогатительных фабрик/ В.А. Бочаров, С.И.Черных,
Г.С.Агафонова, И.И.Херсонская, Г.А. Лапшина. – М: Цветная металлургия,
2002.
2. Научно-практические основы формирования отходов золотоизвлекательных фабрик как техногенного сырья и вопросы их переработки/ О.А. Пунишко, Д. В. Ходжер.
ВЫБОР ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ ОКСИДИРОВАНИЯ
ТИТАНА И АЛЮМИНИЯ
Кузьмина М.Ю., Кузьмин М.П., Кучина В.В.
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический
университет. Кафедра “Металлургии цветных металлов”
Россия, 664074, Иркутск –74, ул. Лермонтова, 83
Тел.: (3952) 40–52–74, факс: (3952) 40–51–16, e–mail: Mike12008@yandex.ru
Алюминий в течение десятилетий является одним из наиболее широко используемых материалов. Область применения его обширна. Однако
при всех достоинствах алюминий является мягким материалом и легко истирается. Перед алюминием откроются новые рынки сбыта в случае придания ему твердой поверхности, стойкой против истирания. Повышение и
так уже достаточно высокой стойкости против коррозии расширит области
применения алюминия.
Оксид титана благодаря высокому значению диэлектрической проницаемости может быть использован для изготовления стабильных конденсаторов
[1]. Анодированный титан также может найти применение для антикоррозионной защиты изделий из титана и титановых сплавов, применяемых в судостроении, авиационной, химической и машиностроительной промышленности. В
связи с этим представляет интерес выбор электролита, позволяющего получить
на поверхности металлов оксидные пленки с высокими эксплуатационными
характеристиками и не оказывающего отрицательного воздействия на окружающую среду [1–4].
Исследован широкий спектр электролитов, предназначенных для оксидирования титана и алюминия.
Свойства оксидных пленок на титане в значительной степени зависят от
природы электролита, в котором они образованы. Наиболее качественные оксидные пленки получаются при оксидировании титана в расплавленных солях,
31
в частности в нитратах щелочных металлов [1]. Для исследований использовались индивидуальные нитратные расплавы и их смеси. Были выбраны: NaNO3–
KNO3 (эвт.), LiNO3–NaNO3–KNO3 (эвт.), KNO3. В качестве добавок в расплавы использовались неорганические соединения: Na2O2, NaNO2, KOH, K2CrO4,
K2Cr2O7, KF. В работе получены данные о влиянии состава электролита и
различных параметров процесса (температура, режим, время, напряжение
оксидирования) на качество оксидных плёнок.
Для снижения эксплуатационных расходов, связанных с высокотемпературным проведением процесса анодирования, выполнены исследования по
электрохимическому окислению титана в водных растворах кислородсодержащих кислот и щелочей в гальвано- и потенциостатических условиях в интервале температур 293–323 К. Рассмотрен процесс анодирования титана в водных электролитах с целью получения оксидных покрытий, обладающих высокой коррозионной стойкостью. Это делает возможным их использование при
выпуске различных гидросамолетов, базирующихся на морской воде [1].
Разработан способ анодного окисления титана расплавленных солях и
водных электролитах. Определены оптимальные условия оксидирования.
Определён фазовый состав плёнок на титане и алюминии. Mетодом
рентгеноструктурного анализа исследован состав оксидных слоев на титане
при его окислении в нитратных расплавах в гальвано- и потенциостатических
условиях. Установлено, что состав образующихся оксидных пленок слабо зависит от природы расплава и определяется в основном температурой процесса. В
потенциостатическом режиме при температурах выше 593 К преимущественно
образуется TiO2 (рутил), а при более низких температурах (513–553 К) – TiO2
(анатаз) и Ti10O19. Состав пленки, полученной в гальваностатическом режиме
более неоднороден, включает так же ряд низших оксидов (Ti4O7, Ti3O5, Ti2O3,
TiO) и зависит от плотности поляризующего тока. Проведённые исследования
показали, что при оксидировании титана в 2 н растворе серной кислоты образуется оксид TiO2 (анатаз) и ряд низших оксидов Ti4O7, Ti2O3 и TiO.
Получены анодные плёнки на титане, которые могут быть использованы для антикоррозионной защиты и декоративной отделки изделий из
титана. Определён состав электролита и условия анодирования, позволяющие получать на титане оксидные слои, обладающие высокими и стабильными диэлектрическими характеристиками. Определены оптимальные условия оксидирования, обеспечивающие получение оксида TiO2 c высокими
электрохромными параметрами.
Изучен процесс формирования оксидных плёнок на поверхности
алюминия. Получено толстое покрытие на поверхности алюминия, хорошо
защищающее его от истирания и обладающее отличной коррозионной
стойкостью.
Полученные данные по электрохимическому оксидированию титана и
алюминия позволят усовершенствовать имеющиеся процессы и создать
принципиально новые экологически безвредные технологии производства
32
антикоррозионных покрытий, которые могут найти применение в различных областях техники.
Список литературы
1. Анфилогова Л.А., Белоусова О.В., Кузьмина М.Ю., Богидаев С.А.
Эффективные технологии при переработке редкометалльного сырья и материалов // Известия ВУЗов. Цветная Металлургия. 2005. № 2. С. 17–21.
2. Кузьмина М.Ю., Кузьмин М.П. Явление электрохромного эффекта в
тонких плёнках оксида титана // Вестник ИрГТУ. 2011. № 2 (49). С. 136–142.
3. Кузьмина М.Ю., Кузьмин М.П. Электрохромные свойства оксидов титана // Известия ВУЗов. Прикладная химия и биотехнология. 2011. № 1. С.
115–120.
4. Кузьмина М.Ю., Кузьмин М.П. Коэффициент контраста титанового
электрохромного электрода // Вестник ИрГТУ. 2011. № 8 (55) С. 139–143.
ВЫСОКОРЕАКЦИОННЫЙ НЕФТЯНОЙ КОКС
ДЛЯ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
Ким И. В., Баранов А. Н., Угапьев А.А.,Дошлов О. И.,
Иркутский Государственный Технологический Университет, кафедра металлургии цветных металлов,кафедра химической технологии
664074, г. Иркутск, ул.Лермонтова, 83, ауд. №125, Kim.igor@bk.ru
Впервые в практике нефтеперерабатывающей промышленности России в
промышленных масштабах получен новый нефтяной кокс специального назначения – высокореакционный нефтяной кокс (ВНК) для использования в цветной металлургии при производстве кристаллического кремния.[1]
Классически нефтяной кокс в нашей стране получают двумя способами: замедленным коксованием в не обогреваемых реакторах и на кубовыхустановках в
горизонтальных обогреваемых реакторах. На сегодняшний деньнефтеперерабатывающая промышленность эксплуатировала более 20установок замедленного коксования и 7 кубовых установок, причем доляпервых в общем, объёме производства кокса составила около 85%.Каждый потребитель предъявляет специфические
требования к качествукокса, что неизбежно ведёт к дифференцированию производства. Так,малозольный кокс замедленного коксования в основном используется вкачестве сырья для изготовления анодной массы и обожжённых анодов впроизводстве алюминия.
Сырьем для получения ВНК использовали модифицированную тяжелую
смолу пиролиза ОАО «Ангарского завода полимеров» с коксовым числом = 2830, а также облагороженные крекинг - остатки, гудроны и смесевые гудроны с
различных атмосферно-трубчатых установок Ангарского нефтеперерабатывающего завода.[2]
Этот нефтяной кокс обладает преимуществами над всеми применяющимися до сих пор восстановителями по следующим физико-химическим параметрам:
-низким содержанием золы (≤ 0,08 %) и ее благоприятным химическим составом;
33
-низким содержанием серы (≤1,42%)
-Истинная плотность после прокаливания при 1300°С в течение 5ч, 2,13
г/см3
-оптимальным гранулометрическим составом: фракции - 3-5 мм; 3-8 мм; 825 мм;
-слабой склонностью к образованию упорядоченной графитной структуры; -достаточной механической прочностью, максимально исключающей содержание мелких фракции (0-3 мм);
-низкой плотностью, обеспечивающей наилучшие разрыхление колошникового слоя шихт;
-высокой реакционной способностью по отношению к газообразному оксиду
кремния;
-хорошей термостойкостью, проявляющейся в устойчивости к раздавливанию и истиранию в условиях высоких температур колошника печи;
-постоянством химического состава;
-хорошей газопроницаемостью, способствующей равномерному выделению
газов на колошнике печи.
При производстве ВНК впервые в качестве основного компонента использовалась модифицированная тяжелая смола пиролиза.
ВНК может быть получен в двух вариантах:
1. путем рассева нефтекоксовой мелочи с получением промышленных партий фракций 3-5 мм, 3-8 мм и 8-25 мм ( Патент РФ № 2173486);
2. брикетированием нефтекоксовой мелочи фракции 0 -3 мм, например, с
техническим гидролизным лигнином качестве связующего.
Разработана принципиально новая схема рассева влажного нефтекокса с
использованием грохотов-мультивибраторов с резиновым эластичными ситовыми
панелями.
Показано, что нефтяной кокс ВНК существенно отличается по своей химической активности от рядовых нефтяных коксов. Имеющиеся различия в УЭС
нефтяных коксов должны учитываться при выборе электрических режимов и
компоновке состава шихты.[3]
Низкое содержание серы в ВНК позволяет существенно экономить соду в
процессе очистки отходящих газов электрометаллургического процесса производства кремния.
Получена более высокая сортность кремния по результатам испытаний,
чем в сравниваемый период.
Реальное улучшение показателей процесса предполагает дальнейшее использование ВНК - как эффективного восстановителя при производстве кремния.
Работа проводилась Иркутским государственным техническим университетом, совместно с ОАО «СибВАМИ», а также с ЗАО «Кремний» г. Шелехов.
Производство ВНК налажено на установке замедленного коксования в необогреваемых камерах 21/10-ЗМ Ангарского нефтеперерабатывающего завода, НК
«Роснефть». Внедрение крупных промышленных партий осуществлено на ЗАО
«Кремний» г. Шелехов
34
Список литературы
1.Черных А.Е., Зельберг Б.И, Школьников А.Р. Справочник металлурга.
Производство кремния. С-Пб.: Изд-во МАНЭБ,2004.-555с.
2.Страхов В.М. Альтернативные углеродистые восстановители для ферросплавных производств. Журн. Кокс и Химия.2009.№1.С.20-21.
3.Терентьев В.Г., Сысоев А.В., Гринберг И.С. и др. Производство алюминия/ М.: Металлургия, 1997.- 164-175 с.
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ ФТОРА ИЗ ФТОРУГЛЕСОДЕРЖАЩИХ
ОТХОДОВ НА АЛЮМИНИЕВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Баранов А. Н., Янченко Н.И., Тимкина Е. В.
НИ ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
кафедра металлургии и цветных металлов a_baranow@mail.ru
ФГБОУ ВПО
Электролитическое получение алюминия сопровождается значительным
объемом образования различных твердых отходов. Данные отходы представляют опасность для окружающей среды, потому как содержат водорастворимые
фториды – криолит, фтористый алюминий и соединения с натрием. Они негативно влияют на санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего
персонала и растительный мир, т.к. некоторые растения чувствительны даже к
весьма небольшим выбросам этих веществ. Выделения фтористых веществ
влияют так же и на экономику производства, являясь причинами коррозии оборудования и составляют заметную долю материальных затрат.
Снижение количества фторсодержащих твердых отходов, а так же их
утилизация является весьма актуальной проблемой по причинам как экологического, так и экономического характера.
В таблице 1 представлены физико-химические характеристики твердых
отходов на ОАО «РУСАЛ Братск».
Таблица 1 - Физико-химическая характеристика твердых отходов алюминиевого производства
Химический состав, % вес
Материал
Смо
F
Al
Na
SiO2 Fe2O3
C
SO4
лы
Пыль
15-27 10-33 5-11 0,2-0,5
1-4
12-45
1-6 4-10
электрофильтров
Шлам
13-17 12-28 10-17 0,2-0,5
1-2
13-15
3-7
2-9
газоочистки
Пена угольная
28-32 11-14 14-16 0,5-1
0,5-1 25-30 0,1-1
–
Хвосты флотации 6-11
2-4
3-5 0,1-0,5 0,1-0,5 75-85 0,5-2,5
–
Отработанная
0,211-14 13-16 10-13 До 10 До 2,5 50-70
–
футеровка
0,6
35
В настоящее время эти отходы складируются на шламовых полях БрАЗа
и составляют более 1 млн тонн. В результате их способности растворяться в воде и большой накопившейся массы отходов на шламовых полях, возникает
опасность загрязнения окружающей среды.
Существует множество разнообразных способов и технологий переработки фторсодержащих отходов.
В основе способа, предложенного нами, является метод выщелачивания
фтора из отходов алюминиевого производства, который в ходе серий экспериментов показал достаточно высокую эффективность. Были проведены исследования по выщелачиванию фтора из шлама газоочистки, пыли электрофильтров
и хвостов флотации в лабораторных и промышленных условиях в твердых образцах и растворах.
Методика эксперимента: выщелачивание проводилось в термостойком
стеклянном стакане 800 мл при постоянном перемешивании с помощью механической мешалки. В предварительно подогретую щелочь (NaOH) с концентрацией 20 г/л, помещалась порция хвостов флотации (m=100гр). Отбор проб
проводился каждые 15 мин в течении 2 часов. После выщелачивания пульпа
фильтровалась через бумажный фильтр «синяя лента». Отфильтрованный раствор анализировался на содержание F. После осадок промывался водой и так же
отфильтровывался через бумажный фильтр. Далее высушивался на воздухе.
Условия эксперимента: температура процесса – 80 С, время выщелачивания -15
минут, отношение Ж : Т = 7:1.
В лабораторных условиях были проведены исследования кинетики выщелачивания и перевода фтора в раствор. Опыты проводились при различных
концентрациях щелочи. Была определена оптимальная концентрация щелочи
при проведении процесса выщелачивания, которая составляет 20-25 г/л, при которой степень извлечения F составила 60 %.
В дальнейшем нами были проведены опыты по выщелачиванию в производственных условиях. На ОАО «РУСАЛ Братск» были отобраны пробы шлама
газоочистки, пыли электрофильтров и хвостов флотации.
После проведения выщелачивания получены результаты (таблица 2).
Таблица 2 - Определение фтора в промышленных условиях в растворах
определяемые элементы
наименование
F до
F после
перешло в
материала
выщелачивания, %
выщелачивания, %
раствор,%
шлам
21,8
1,6
58,7
пыль
19,7
1,5
61
хвосты
5,7
1,1
16
Таким образом, методом выщелачивания удалось извлечь до 60% фтора
из отработанного сырья, который может быть использован для производства
СаF или криолита.
Выводы: в ходе данных исследований удалось извлечь до 60% фтора из
фторсодержащих отходов, что может позволить в дальнейшем сократить вред36
ные выбросы, улучшить экономическую составляющую производства путем
возврата в производственный процесс более половины ценного компонента.
Список литературы
1. Галевский Г.В. Экология и утилизация отходов в производстве алюминия: Учебное пособие для вузов / Г.В. Галевский, Н.М. Кулагин, М.Я. Минцис.
– Новосибирск: Наука. Сибирское предприятие РАН, 1997. – 159 с.;
2. Баранов А. Н. Экологические проблемы металлургического производства: Учебное пособие для вузов/ А. Н. Баранов, Л. В. Гавриленко, Н. И. Янченко. –Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. -208 с.
ИЗВЛЕЧЕНИЕ НИКЕЛЯ ИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
РАСТВОРОВ УГЛЕРОДНЫМИ СОРБЕНТАМИ
Дударева Г.Н., Житова О.В., Матвеева Г.Н., Кондакова О.А.
НИ Иркутский государственный технический университет
Кафедра общеобразовательных дисциплин
E–mail:gndudareva @mail.ru
Углеродные сорбенты в щелочной среде способны извлекать никель из
различных производственных растворов. Процесс сорбции в динамических
условиях имеет преимущества по сравнению с сорбцией в статических условиях благодаря технологическим и эксплуатационным показателям. Процесс
сорбции в динамических условиях исследовали на углеродном сорбенте АД-052. Опыты проводили в стеклянной колонке с внутренним диаметром 16 мм. Колонку заполняли сорбентом в количестве 10 г. Исходная концентрация ионов
никеля была 60 мг/л, рН модельных растворов равнялась 10. При исследовании влияния высоты слоя сорбента на емкость было выявлено, что оптимальной высотой слоя сорбента в колонке следует считать 10-12 см. При этом оптимальным отношением высоты слоя к диаметру колонки является 6-9. Проводили исследование зависимости сорбции ионов никеля на сорбенте АД-05-2 от
скорости протекания раствора. Результаты исследования представлены на
рис.1. Анализ рис. 1 показывает ,что с увеличением скорости потока динамическая обменная емкость повышается. Оптимальной для данных условий сорбции
следует скорость потока 10-15 мл/мин, что соответствует линейной скорости в
промышленных условиях 3 м/ч.
Было проведено 3 цикла адсорбции ионов никеля в растворе. В каждом
цикле было пропущено 5 л раствора, соответственно 250 удельных объемов.
Количество сорбированного никеля – цикл 1 - 49,5 мг; цикл 2 - 47,3 мг; цикл 3 45,1 мг (рис. 3.17). Cтепень уменьшения сорбции – после цикла 1 - 4,4%; после
цикла 2 - 8,8%.
37
Количество сорбированного никеля (II),мг
60
50
4 мл/мин
40
6 мл/мин
10 мл/мин
30
15 мл/мин
20
10
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Количество пропушенных удельных
объемов
Рис.1.Зависимости сорбции ионов никеля от скорости протекания раствора
Таблица - Изменение сорбционной емкости и степени извлечения никеля
Кол-во
Время защитСорбционная Степень
Номер Продолжипропуного дейемкость
сорбции
цикла тельность, ч щен-ных
ствия, ч/кг
A, мг/г
е, %
обьемов
сорбента
1
4,95
100
165
2
10
250
4,73
95,5
157
3
4,51
91,1
150
Анализ таблицы показывает, что эффективность работы сорбента АД-052 за 3 цикла сорбции-десорбции снижается. При одиноковой продолжительности и количестве пропушенных обьемов емкость уменьшилась в среднем на 2,2
мг/г и степень извлечения – на 4,4%. Причина уменьшения сорбирующей способности может объясняется истиранием частиц сорбента вследствие их недостаточной механической прочности и унос с очищенной водой. Сорбционная
емкость сорбента АД-05-2 в динамических режимах (ДОЕ = 4,95 мг/г) снижает
10% по сравнению с сорбционной емкостью в статических режимах (ПОЕ = 5,5
мг/г). Полученные значения динамической емкости меньше, чем значения предельной сорбционной емкости. Это объясняется тем, что время контактирования сорбент-сорбат в динамических условиях значительно меньше.
На основании полученных результатов разработана комбинированная
технология извлечения никеля в динамическом режиме из сточных вод никелевого комбината, содержащих, мг/л: до 100 никеля, 150 натрия, 100 ионов хлора,
300 ионов сульфата и 20 кальция, 100 взвешенных веществ при рН = 6,5-8,5 и
общей минерализации 1—3 г/л; объем стоков 530 м3/ч. Для технологических
целей извлечения ионов никеля могут быть использованы изученные углеродные сорбенты, которые селективно сорбируют ионы никеля. Предложенная
схема предусматривает извлечения ценного компонента для получения высококоцентрированных растворов никеля, возвращаемых в производство, с целью
выделения чистого никеля. Схема также предусматривает возможность максимального возврата воды в оборот, что позволит снизить затраты комбината на
забор свежей воды.
38
ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ОБРАЗЦОВ
СТАЛИ ХЛЕБОПЕКАРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
С.И. Сапрыгина, Е.А. Гусева
ИрГТУ, каф. МТМ, , e-mail: el.guseva@rambler.ru
ИрГТУ, каф. МТМ, , e-mail: sapsvet1@rambler.ru
ЗАО «Иркутский хлебозавод» сегодня – крупнейший производитель хлебобулочных и кондитерских изделий в Иркутской области. Качество продукции
признано покупателями России и за рубежом и отмечено наградами отечественных и международных ярмарок. В последние годы наблюдается устойчивый рост производства.
Продукция производится на современном импортном оборудовании с использованием новейших технологий. Прежде чем привычный для нас батон попадет на стол, пройдет немало операций: сначала из просеянной муки и других
рецептурных ингредиентов замешивается тесто на тестомесе, затем на тестоделителе его разделят на тестовые заготовки, далее – прокатают через раскатные
машины и придадут нужную форму. Заключительным этапом является выпечка, при которой расформованное тесто на подовых листах, либо в специальных
формах, устанавливается на тележки и отправляется сначала в расстоичный
шкаф, а потом и в печь.
Непременным условием выхода качественной продукции является не
только талант опытного пекаря, но и бесперебойная работа оборудования и его
комплектующих. Одним из факторов, уменьшающих срок службы оборудования, является коррозия. Так направляющие у тележек, на которых отпекается
хлебобулочная продукция, подвергаются коррозии при температуре 230-2800С
и достаточной влажности. На рис. 1 (а) показан внешний вид направляющих до
начала эксплуатации, на рис. 1 (б,в) показан внешний вид тех же направлюющих после окончания срока эксплуатации.
а)
б)
в)
Рис. 1 Внешний вид направляющих, до начала эксплуатации (а); после
окончания срока эксплуатации (б, в)
Нами проведен металлографический анализ образцов стали направляющих. Микроскопический метод исследования металлов позволяет изучать
структуру металла при помощи микроскопа на специально приготовленных
образцах. При помощи микроанализа можно определить структуру металла
после деформации, различных видов термической обработки и других технологических операций, а также установить форму и размер структурных составляющих. Приготовление микрошлифа состоит в вырезании образца, шлифовке
39
и полировке до зеркального блеска его поверхности. Вырезанный образец затачивается на абразивном круге с периодическим охлаждением, не допускающим перегрева образца. Затем образец шлифуется, начиная со шлифовальной шкурки с крупным зерном. При переходе к меньшему номеру зернистости необходимо очищать образец от абразива и менять направление шлифовки на 90°. После шлифования на самой мелкой шкурке производится полирование. Полирование ведется на вращающихся кругах (200—250 мм), обтянутых сукном, на которое периодически наносится водная взвесь окиси хрома.
Когда все следы шлифования исчезнут, поверхность шлифа станет зеркальной,
полирование считается законченным. Шлиф промывают водой и просушивают
прикладыванием фильтровальной бумаги к полированной поверхности. Для
выявления микроструктуры металла образец подвергают травлению. Перед
травлением поверхность микрошлифа, подготовленного для исследования,
обезжиривается спиртом, а затем погружается в реактив на определенное для
выявления микроструктуры время. Травление заключалось во взаимодействии
металла поверхности микрошлифа с 4—5%-ном раствором азотной кислоты в
этиловом спирте. При травлении реактив взаимодействует с различными
участками поверхности микрошлифа неодинаково. Более интенсивно протравливаются границы зерен металла, которые, кроме несовершенств строения,
обычно больше обогащены различными примесями, чем само зерно. В результате на границах зерен после травления образуются углубления. При травлении железоуглеродистых сплавов выявляются форма, размер и распределение
фаз и структурных составляющих сплава (феррита, цементита, перлита). На
рис.2 показана микроструктура образцов стали
направляющих.
Светлые зерна феррита при исследовании под микроскопом имеют четко очерченные границы. Более
темные участки - это перлит (фазовая смесь феррита и цементита). Сталь имеет мелкое зерно. Балл
зерна – 7-8, согласно шкале зернистости стали.
Соотношение перлита и феррита указывает на
Рис. 2. Микроструктура
то, что это малоуглеродистая сталь с содержанием
образца стали
приблизительно 0,2% углерода. Мелкое зерно
позволяет предположить, что сталь прошла нормализацию. Нормализованная
структура в связи с большой протяженностью границ зерен склонна к коррозии.
В дальнейшем планируется провести серию экспериментов по определению
скорости коррозии стали при высоких температурах.
Список литературы
1.Лахтин Ю.М. Материаловедение / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева/ - М:
Издательский дом Альянс, 2009-528 с.3.
2. Михайлов Б.Н., Баранов А.Н. Защита металлов от коррозии: Учебное
пособие. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. – 152 с.
40
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Гага Е.И , Голубева О.А, Половнева С.И.
Иркутский государственный технический университет кафедра
«автоматизации производственных процессов»
664033 , г.Иркутск ул. Лермонтова 83 e-mail.efila@list.ru
В настоящее время введено Росстандартом требование расчета неопределенности при поверке различных средств измерения:
- термометров сопротивления;
- расходомеров;
- термопар.
Неопределённость измерений – параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеяние значений, которые могли бы быть обоснованно приписаны измеряемой величине.
Различают следующие виды неопределенности:
Неопределённость
Стандартная (u)
Суммарная (Uc)
Типа А
Типа В
Ua
Ub
Рис.1
Расширенная (U)
Виды неопределённостей
- это неопределённость результата измерений, выраженная как среднее
квадратичное отклонение (СКО).
Модели расчета неопределённостей:
- метод оценивания по типу А – оценивание неопределённости путём статического анализа результатов многократных измерений;
- метод оценинеопределённости
результатов
измере-
вания по типу В – оценивание
иным, чем статический анализ
ний, способом.
Mx – математическое ожидание.
41
Суммарная неопределённость
- равная положительному квадратному корню суммы членов,
представляющих собой дисперсии или ковариации некоторых величин.
Расширенная неопределённость
- неопределённость, представляющая собой интервал вокруг результата
измерений, в пределах которого находится большая часть значений, с
достаточным основанием могущих быть приписанными измеряемой
величине.
В настоящей работе определялись показатели точности в соответствии с
[1] ГОСТ 8.624-2006
В результате исследований составления бюджета неопределённостей и
модели расчёта суммарной неопределённости при поверки термометра сопротивления.
Список литературы
1. ГОСТ 8.624-2006 «ГСИ. Термометры сопротивления из платины, меди
и никеля. Методы и средства поверки »
2. ГОСТ 6651-2009 «Термопреобразователи сопротивления. Номинальные
статические характеристики»
ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗЦОВ КРЕМНИЯ МЕТОДОМ
МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Немчинова Н.В., Минеева Т.С., Потапова Е.А.
НИ ИрГТУ, химико-металлургический факультет, кафедра металлургии цветных металлов, ул. Лермонтова, 83
Кремний – вещество темно-серого цвета с металлическим блеском. По
своей природе это легкий элемент, обладающий значительной твердостью и
высокой хрупкостью. Он является основным составляющим многих минералов,
таких как песок, кварц и кварциты, кремень, полевые шпаты – все они образуются на основе диоксида кремния (SiO2). Содержание кремния в земной коре
составляет по разным данным 27,6-29,5 % по массе, что позволяет ему занимать
второе по распространенности место после кислорода.
Кремний нашел свое применение во многих областях промышленности.
Его используют как добавку в сплавах на основе железа, что обеспечивает им
более высокую коррозионную стойкость, в алюминиевых и магниевых сплавах
для повышения прочности. Также кремний применяют в производстве сварочных электродов, порошковой металлургии, пиротехнике, изготовлении боеприпасов, огнеупоров, электронных продуктов, цементе, осаждении паров, плазменных спреях.
42
Металлический кремний имеет важное значение для электронной промышленности, поскольку он является основным материалом, который необходим в получении поликристаллического кремния высокой чистоты. Его продукты используются в производстве полупроводников, микросхем для компьютеров и солнечных ячеек, которые создаются для получения электрической
энергии от Солнца.
Кремний технической чистоты получают восстановлением расплава SiO2
коксом при температуре свыше 2300 °C в руднотермических печах шахтного
типа. Металл, полученный таким способом, может достигать по чистоте 99,9 %.
Чтобы избавиться от оставшихся примесей (углерод, шлак, прочие металлы), полученный технический кремний подвергают рафинированию. Этот процесс можно осуществлять несколькими методами, но основной промышленный
способ – это окисление металлов-примесей кислородом, воздухом, кремнеземистыми флюсами.
После рафинирования получают рафинированный кремний и шлак.
Макроструктура кремния зависит во многом от скорости охлаждения при
литье. Высокая скорость дает мелкозернистую структуру, низкая – наоборот –
крупные зерна, вырастающие в направлении охлаждения. Также от скорости
охлаждения зависит величина ликвации: чем ниже скорость, тем сильнее ликвация. Однако блочная ликвация содержится практически во всех отливках
кремния.
Проверить готовый металл на наличие примесных включений можно с
помощью металлографического метода.
Образец кремния подвергается предварительной обработке, включающей
в себя шлифовку, полировку, травление (чаще всего травителем Дэша), после
чего изучается на специальном микроскопе. В нашем исследовании использовался металлографический микроскоп серии GX51 (рис. 1).
Это современный микроскоп, позволяющий работать в черном и белом полях,
поляризованном свете, вести
наблюдение при увеличении
до 1000 раз с последующим
выводом
необходимого
участка на экран персонального компьютера и сохранением рисунка для дальнейшего изучения.
Рис. 1. Металлографический микроскоп серии GX51.
Примеры микроструктуры кремния, зафиксированной с помощью данного микроскопе.
43
Рис. 2. Образец кремния. Включение неметаллических соединений (образец после травления, белое поле, увеличение в 200 раз).
Таким образом, метод металлографического анализа позволяет по цвету и
контрасту примесных частиц определить группу соединений. Более детальную
информацию о составе фаз возможно получить при элементном химическом
анализе и исследовании поверхности образцов (например, при рентгеноспектральном микроанализе).
Работа проведена при поддержке НИР №7.1019.2011, выполняемой по
государственному заданию Министерства образования и науки РФ в 2012г.
ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗЦОВ СТАЛИ 10Г2ФБ
Кучина В.В., Константинова М.В.*
ИрГТУ, каф. МЦМ
*ИрГТУ, каф. МТМ, , e-mail: traderwood @mail.ru
В настоящей работе проведено металлографическое исследование микроструктуры образцов горячекатаного листа стали марки 10Г2ФБ. Данная низкоуглеродистая низколегированная сталь широко применяется для изготовления
труб. Сталь марки 10Г2ФБ классов прочности: К60 и К65. Химический состав
исследуемых листов приведён в таблице 1.
Таблица 1- Химический состав исследованных листов
Массовая доля элементов, %
Класс
прочности С Si Mn P
S
Cr Ni Cu Ti Mo Nb
V Cе
0,05 0,25 1,73 0,006 0,002 0,08 0,23 0,06 0,018 0,24 0,064 0,029 0,43
К65
0,08 0,26 1,68 0,011 0,001 0,04 0,22 0,05 0,014 0,003 0,046 0,065 0,4
К60
Для стали данной марки в соответствии с техническими условиями к механическим свойствам листов предъявляются требования, представленные в
табл. 2.
44
Таблица 2 - Требования технических условий к механическим свойствам
листов
Относительно
Толщи Временное сопроПредел
Класс
σт/ σв,
е удлинение,
на
тивление разрыву текучест
прочнос
δ5, %
стенки, на поперечных оби, σт,
ти
мм
разцах σв , МПа
МПа
Не более
Не менее
К60
26,4
590-710
500-610
0,9
21
К65
27,7
640-760
565-665
0,92
19
Исследование микроструктуры подготовленных образцов производили
при помощи оптического микроскопа при увеличении х100. Приготовление
микрошлифов производилось по стандартной методике шлифованием с использованием шлифовальной бумаги различной зернистости, с последующим полированием на полировальном станке с использованием водной взвеси оксида
хрома. Изготовленные микрошлифы протравливались в 5% растворе азотной
кислоты HNO3 в спирте.
Изучена микроструктура продольных образцов на расстоянии в ¼ от
наружной поверхности листа (образец 1, рис.1), а также осевой зоны (образец 2,
рис.2). Микроструктура стали представляет собой феррит (светлые зерна) с небольшим количеством перлита (темные зерна), что характерно для низкоуглеродистых сталей. Именно такие стали, благодаря хорошей свариваемости, применяются для изготовления сварных труб.
Очевидно различие размера зерна изученных образцов. Те участки, которые расположены ближе к поверхности листа, имеют гораздо более мелкое зерно (образец 1). Это связано с тем, что в процессе деформирования они были более проработаны, а охлаждение их от температуры деформирования происходило с большей скоростью, что и привело к измельчению зерна. По сути, это
нормализованная феррито - перлитная структура, полученная в результате
охлаждения аустенита на воздухе.
Рис.1. Микроструктура образца 1
Рис.2 Микроструктура образца 2
Микроструктура осевой зоны характеризуется более крупным зерном в
связи с тем, что из-за существенной толщины листа внутренние объемы при
деформировании были менее проработаны и охлаждались с меньшей скоростью. Кроме того, в структуре выделяются отдельные зерна феррита значительно большего размера. Вероятно, это следует связать с протекающими процес45
сами рекристаллизации, которые могут приводить к предпочтительному росту
отдельных зерен.
Работа выполнена при поддержке проекта № 5.1678. 2011 по гос. заданию Министерства образования и науки Российской Федерации.
Список литературы
1. Марочник сталей и сплавов/В.Г.Сорокин и др.; под общ. ред.
В.Г.Сорокина -М.:Машиностроение,1989.-640с.
2. М.И.Гольдштейн, С.В.Грачев, Ю.Г.Векслер. Специальные стали.- М.:,
МИСИС, 1999.- 408с.
К ВОПРОСУ О ПРОБЛЕМЕ РАФИНИРОВАНИЯ
АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Горковенко А.С.
Иркутский государственный технический университет, химикометаллургический факультет, кафедра металлургии цветных металлов, 664074,
г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, GAleksey1987@yandex.ru
Алюминиевые сплавы приготавливают двумя способами: либо из готового сплава, либо смешиванием компонентов в определенном соотношении. Однако, независимо от способа приготовления, сплав подвергают рафинированию
и модифицированию.
В настоящее время существует большое количество способов рафинирования алюминиевых сплавов. Условно все способы рафинирования принято
разделять на адсорбционные и неадсорбционные. Неадсорбционные способы
рафинирования позволяют достигать очень высокой степени очистки расплава,
однако, их использование влечет за собой большие экономические затраты.
Например, необходимость дополнительных установок и устройств при вакуумировании и обработке металла ультразвуком, плазмой и т.д. Поэтому большинство предприятий сегодня используют адсорбционные способы рафинирования, которые значительно дешевле неадсорбционных.
Однако, адсорбционные способы также обладают рядом недостатков.
Прежде всего, неравномерное распределение рафинирующих реагентов во всем
объеме расплава, существенно снижает рафинирующую способность большинства флюсов и солей. Также газы и соли, входящие в состав флюсов, экологически небезопасны. Поэтому, в условиях современного литейного производства
очень остро стоит вопрос разработки новых способов рафинирования, которые
отличались бы высокой рафинирующей способностью, низкой себестоимостью
и экологической безопасностью.
Одними из наиболее распространенных алюминиевых сплавов, применяемых в авиационном промышленности для изготовления отливок, являются
АК7ч, АК7пч, АК8л и АМ4,5кд, химический состав которых должен соответствовать ГОСТ 1583-93. Модифицирование проводят для измельчения структуры отливки, путем уменьшения размера зерен. Для этих целей в качестве модификатора используют фторцирконат калия (K2ZrF6). При рафинировании про46
исходит очистка расплава от неметаллических включений и вывод пузырьков
газа. Для этих целей используют хлорид марганца (MnCl2).
Флюс, завернутый в алюминиевую фольгу в количестве 0,1% от массы,
погружают в расплав на дно тигля с помощью специального приспособления
«колокольчика» и выдерживают в течении 2-3 минут. Операцию рафинирования считают законченной после прекращения выделения из металла пузырьков
газа.
После рафинирования и модифицирования с поверхности металла снимают шлак, сплав выдерживают не менее 5-10 минут, заливается образец, который после кристаллизации разламывают, чтобы оценить структуру отливки и
образец для определения химического состава. Если структура излома удовлетворительная и химический состав соответствует необходимому, то начинают
разливку сплава по формам.
Однако такой способ рафинирования влечет за собой неизбежное загрязнение сплавов марганцем, предельный уровень которого согласно ГОСТа составляет для сплава АК8л – 0,10%, АК7ч – 0,5%, АК7пч – 0,10%, АМ4,5кд –
0,8%.
Если при рафинировании сплавов АК7ч и АМ4,5кд таким количеством
хлористого марганца (0,1% от металлозавалки) не влечет за собой риска выхода
за допустимые границы содержания элемента в сплаве, то рафинирование других двух сплавов неизбежно приводит к забраковке по химическому составу.
Снижение количества рафинирующего флюса оказывает негативное влияние на
процесс дегазации расплава, который из-за недостаточного количества флюса
протекает не полностью. Это приводит к образованию пористости и газовых
раковин в отливках при кристаллизации, наличие которых влечет за собой повышенные трудозатраты на исправление данных дефектов, если это возможно,
либо приводит к забраковке отливки из-за наличия в ней неисправимых дефектов.
Выходом из сложившейся ситуации может служить поиск и применение
другой рафинирующей добавки, эффективность которой будет не ниже, чем у
хлористого марганца.
Анализ существующих технологий рафинирования алюминиевых сплавов
позволил предложить способ гетерофазного рафинирования, где в качестве основного рафинирующего реагента используются дисперсные частицы тугоплавких оксидов алюминия и кремния, которые вводятся в состав флюса виде
SiO2 и каолинита.
При реализации данной технологии, предварительно спрессованный брикет рафинирующей смеси вводят при помощи колокольчика на дно тигля с расплавом при температуре 720 – 730 °С. При дальнейшей выдержке в течение 3
минут брикет разрушается, и частицы флюса всплывают на поверхность металла, активно взаимодействуя с расплавом.
Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о высокой рафинирующей способности разработанных комбинированных флюсов за
счет уменьшения содержания неметаллических и газовых включений, что обес47
печивает в свою очередь более высокие механические свойства алюминиевых
сплавов.
КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ АНОДИРОВАННОГО ТИТАНА
Кузьмина М.Ю., Кузьмин М.П., Бартаханова Е.О.
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический
университет. Кафедра “Металлургии цветных металлов”
Россия, 664074, Иркутск –74, ул. Лермонтова, 83
Тел.: (3952) 40–52–74, факс: (3952) 40–51–16, e–mail: Mike12008@yandex.ru
Возможности использования оксидированного титана довольно широки.
Благодаря высокому значению диэлектрической проницаемости оксид титана
может быть использован для изготовления стабильных конденсаторов [1]. Оксидные слои на титане обладают электрохромными свойствами. Это делает их
перспективными при разработке электрохромных индикаторных устройств [2–
6]. Полученные анодные пленки на титане быть использованы для антикоррозионной защиты и декоративной отделки изделий из титана [1,3].
Однако качество оксидных пленок на титане в значительной степени зависят от природы электролита, в котором они образованы [1–6]. В связи с этим
представляет интерес провести коррозионные испытания титановых образцов,
предварительно оксидированных в различных средах. В работе исследован
широкий спектр электролитов, предназначенных для оксидирования титана.
Исследования проводились в индивидуальных нитратных расплавах и их смесях. Были выбраны: NaNO3–KNO3 (эвт.), LiNO3–NaNO3–KNO3 (эвт.), KNO3. В качестве добавок в расплавы использовались неорганические соединения: Na2O2,
NaNO2, KOH, K2CrO4, K2Cr2O7, KF. В работе получены данные о влиянии состава электролита и различных параметров процесса (температура, режим,
время, напряжение оксидирования) на качество оксидных плёнок.
Для сравнения коррозионной устойчивости оксидных плёнок на титане,
образованных в различных средах, параллельно в тех же условиях проводились
исследования титановых образцов, предварительно оксидированных в водных
электролитах. Определены оптимальные условия оксидирования титана в
водных средах.
Одним из перспективных направлений практического использования
анодных плёнок на титане – создание на их основе электрохромных дисплеев.
При применении оксидированного титана в электрохромных индикаторных
устройствах одним из важных свойств оксидной плёнки является её химическая
стойкость по отношению к рабочему электролиту (2 н H2SO4). Поэтому представляло интерес провести длительные коррозионные испытания полученных
оксидов в растворах серной и соляной кислот при комнатной температуре. В
качестве коррозионной среды использовались: 2 н раствор серной кислоты,
раствор серной кислоты (60 % масс.) и раствор соляной кислоты (16 % масс.).
Исследованию подвергались образцы, оксидированные в потенциостатическом режиме в расплаве (NaNO3–KNO3)–KF, (Cm(KF) = 0,01моль/кг) при
48
напряжении 20 В (время 10 мин и температура 625 или 527 К). Использование
добавок фторида калия в расплав при оксидировании вызывает наибольшее
возрастание агрессивности электролита и, следовательно, увеличение дефектности образующегося оксида титана. Это позволяет получить максимальный
коэффициент контраста титанового электрохромного электрода. С целью сравнения коррозионной устойчивости оксидных плёнок на титане, образованных в
различных средах, параллельно в тех же условиях проводились исследования
титановых образцов, оксидированных в водном 2 н растворе серной кислоты
при 293 К в потенциостатическом режиме (τ ок = 10 мин; Uок = 20 В).
Установлено, что, оксидные плёнки на титане, образованные в нитратных
расплавах с добавкой фторида калия обладают гораздо большей химической
стойкостью по сравнению с плёнками, полученными в водном электролите.
Объяснить различную коррозийную устойчивость образцов можно на основании данных рентгеноструктурного анализа. Проведённые исследования показали, что при оксидировании в 2 н растворе серной кислоты образуется оксид
TiO2 (анатаз) и ряд низших оксидов Ti4O7, Ti2O3 и TiO. В случае же нитратных
расплавов, полученная при 625 К оксидная плёнка преимущественно состоит из
TiO2 (рутил), а при 527 К – из смеси двух фаз TiO2 (рутил) и TiO2 (анатаз). Отсутствие коррозии полученных оксидов TiO2 (рутил) в 2 н серной кислоте позволяет рекомендовать этот раствор в качестве рабочего электролита для электрохромных индикаторов, создаваемых на основе TiO2.
Проведённые длительные коррозионные испытания показывали, что полученные оксидные плёнки характеризуются стабильностью по отношению к
кислым водным растворам. Это делает их перспективными для дальнейшего
использования при разработке электрохромных индикаторных устройств.
Список литературы
1. Юркинский В.П., Фирсова Е.Г., Махалова М.Ю. (Кузьмина М.Ю.), Морачевский А.Г. Электрохимическое оксидирование тантала и титана в нитратных расплавах // ЖПХ. 1988. Т. 61. № 1. С. 54–60.
2. Kuzmina M.Ju. Titanium Anodic Oxidation in Molten Salts // Electrochemistry and Surface Technology: abstracts at International Conference and Exhibition,
200th Birthday of Professor Moritz Jakobi (Moscow, Russia, June 4 – 8, 2001). М.,
2001. P. 174–175.
3. Анфилогова Л.А., Белоусова О.В., Кузьмина М.Ю., Богидаев С.А.
Эффективные технологии при переработке редкометалльного сырья и материалов // Известия ВУЗов. Цветная Металлургия. 2005. № 2. С. 17–21.
4. Кузьмина М.Ю., Кузьмин М.П. Явление электрохромного эффекта в
тонких плёнках оксида титана // Вестник ИрГТУ. 2011. № 2 (49). С. 136–142.
5. Кузьмина М.Ю., Кузьмин М.П. Коэффициент контраста титанового
электрохромного электрода // Вестник ИрГТУ. 2011. № 8 (55) С. 139–143.
6. Кузьмина М.Ю., Кузьмин М.П. Электрохромные свойства оксидов титана // Известия ВУЗов. Прикладная химия и биотехнология. 2011. № 1. С.
115–120.
49
МЕТОДЫ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ПРИРОДНЫХ СОРБЕНТОВ
УПОРНЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД
Аксенов А.В., Охотин В.Н.
Национальный исследовательский
Иркутский государственный технический университет
кафедра «Металлургии цветных металлов»
e-mail: OhotinVN@yandex.ru
В мире все шире в переработку вовлекается сырье с низкими содержаниями ценных компонентов со сложным вещественным составом, что требует более развитых технологических схем, а также высокоэффективных и экономически оправданных методов извлечения золота и серебра.
Извлечение благородных металлов из упорных руд и концентратов является одной из важных проблем в цветной металлургии. Изучением причин, вызывающих осаждение золота из цианистых растворов углесодержащими компонентами, занимались многие исследователи и ученые, большинство научных
разработок и публикаций последних лет в области обогащения и металлургической переработки руд благородных металлов, так или иначе, связаны с проблемами извлечения упорного золота.
Адсорбция растворенного в NaCN золота и серебра природными сорбентами является одной из распространенных форм упорности золото- и серебросодержащих руд в цианистом процессе, требующая особого внимания и изучения. При наличии в исходной руде углистых веществ последние могут сорбировать благородные металлы из цианистых растворов, увеличивая тем самым
потери золота и серебра с хвостами технологического процесса. Наиболее активными природными сорбентами золота являются углистые сланцы. Кроме
углистых минералов роль природных сорбентов золота и серебра могут играть
некоторые силикаты, алюмосиликаты, тонкоизмельченный кварц, глинистые
минералы, например, пирофиллит, сульфиды меди: халькозин, борнит, халькопирит и другие рудные компоненты.
Актуальной проблемой для переработки такого типа руд является нейтрализация вредного действия природных сорбентов золота. Основными способами нейтрализации являются:
- пассивация поверхности сорбентов путем воздействия на них нерастворимыми в воде минеральными жидкостями (керосином, горючим маслом, крезиловой кислотой и другими реагентами), образующими на частицах поверхностно активных минералов плотные пленки, предупреждающие осаждение золота на этих минералах;
- десорбция золота из хвостов цианистого процесса, например, раствором
сернистого натрия, из которого затем золото может быть извлечено цементацией;
- флотация углистых золотосодержащих руд для удаления графита, часто
присутствующего в рудах, основана на природной гидрофобности данного ми50
нерала, которая заметно усиливается при введении в пульпу керосина и других
подобных реагентов;
- термическая обработка материала перед процессом цианирования, для
пассивации углистого вещества в золотосодержащих рудах и концентрах
(окислительный обжиг);
- сорбционное выщелачивание, заключающееся в том, что в цианистую
пульпу вводятся гранулы активированного угля или ионообменных смол, обладающих значительно более высокой сорбционной способностью по отношению
к золоту, чем присутствующие в ряде природные сорбенты. Растворяясь в цианистом растворе, благородные металлы переходят в жидкую фазу пульпы. После окончания выщелачивания уголь или смолу отделяют от пульпы и направляют на дальнейшую переработку с целью извлечения золота, а обеззолоченную пульпу направляют в отвал.
Сорбционному выщелачиванию, как одному из направлений повышения
эффективности гидрометаллургических процессов извлечения благородных металлов, уделяется особое внимание. Для исследований по снижению содержания золота в хвостах цианирования предлагается ряд технических решений:
- сорбционное выщелачивание руд с неоднократной заменой сорбента;
- заменой сорбента и цианистого раствора или существенное изменение
традиционной схемы выщелачивания, например, увеличением продолжительности контакта пульпы с сорбентом;
- подбор оптимального вида сорбента (активированные угли или ионообменные смолы).
Процесс сорбции помимо повышения степени извлечения благородных
металлов помогает решить ряд задач гидрометаллургического передела: разделение твердой и жидкой фаз, очистку и концентрирование извлекаемого компонента, сокращение продолжительности выщелачивания и снижение расхода
реагентов.
Из научно-технических проблем, стоящих перед современной золотодобывающей промышленностью, проблема извлечения золота из технологически
упорного сырья, без преувеличения, может быть отнесена к числу наиболее
важных. И именно за счет более широкого вовлечения в эксплуатацию упорных
золотых и комплексных золотосодержащих руд, возможно, в будущем можно
обеспечить основной прирост добычи золота в мире.
Список литературы
1. В.В. Лодейщиков. Технология извлечения золота и серебра из упорных
руд: В 2х томах. – Иркутск: ОАО «Иргиредмет» , 1999.
2. Ю.А. Котляр, М.А. Меретуков, Л.С. Стрижко. Металлургия благородных металлов: В 2-х кН.- М.: МИСИС, Издательство дом «Руда и металлы»,
2005.
51
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛЮМИНИЕВОГО
ЗАВОДА ЗА СЧЁТ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА
НОВЫХ ВИДОВ ПРОДУКЦИИ
Кузьмин М.П., Кузьмина М.Ю., Бартаханова Е.О.
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический
университет. Кафедра “Металлургии цветных металлов”
Россия, 664074, Иркутск –74, ул. Лермонтова, 83
Тел.: (3952) 40–52–74, факс: (3952) 40–51–16, e–mail: Mike12008@yandex.ru
Значительная часть продаж алюминия в мире оформляется через Лондонскую биржу металлов (LME). При прямых поставках цены формируются также
на основе премий или скидок к базовой цене LME. Цена алюминия на бирже
подвержена большим колебаниям, в т.ч. спекулятивным и на настоящий момент отличается непредсказуемостью. В таких условиях торговля первичным
алюминием зависит от рынка и не всегда является прибыльной. Кроме того, в
России существенно растут цены на электроэнергию, транспортные перевозки,
а также на сырьё и материалы. В этих условиях некоторые российские производители алюминия уже работают себе в убыток. Если ситуация будет меняться в
том же направлении, Россия потеряет конкурентные преимущества перед Западом.
Именно в такие периоды экономической нестабильности наиболее целесообразным является развитие производства продукции с высокой степенью
переработки (высокой добавленной стоимостью), потому что она намного
меньше зависит от цены алюминия на бирже. Цена алюминиевой продукция с
наиболее высокой степенью переработки формируется практически без учёта
цены LME. К такой продукции относятся, например, алюминиевая фольга, порошки и пудры.
На Иркутском алюминиевом заводе доля продукции с добавленной стоимостью высокая и включает в себя алюминиевую катанку, литейные сплавы в
чушках и рондели. В данной статье рассматривается возможность увеличения
производства алюминиевых ронделей, производство которых сегодня не превышает 80 т/мес, а в лучшие годы достигало 250 т/мес.
Рондели – круглые алюминиевые шайбы, которые служат заготовками
для получения аэрозольных баллонов и туб (тюбиков). Размеры ронделей следующие: диаметр от 18 до 45 мм, толщина от 3,5 до 7,5 мм. Рондели получают
путём вырубки на прессе из полосы соответствующей толщины. Полоса производится методом непрерывного литья и прокатки алюминия.
Потребителям – предприятиям химической, косметической, медицинской
промышленности нужны готовые рондели для вытяжки баллонов и туб. В технологической цепочке ИркАЗа не хватает операций мойки, отжига и галтовки
ронделей из-за отсутствия необходимого оборудования, поэтому поставки конечным потребителям не производятся. Основным потребителем ронделей является компания-трейдер, которая имеет оборудование для их отжига и галтовки.
52
Анализ также показал, что существующее оборудование и инструмент
для производства ронделей существенно изношены. Из-за низкого коэффициента загрузки высоки производственные издержки. Причины невысокой эффективности производства ронделей сведены в таблицу.
Таблица – Недостатки существующего производства ронделей
Проблемы
Недостаточная оснащенность – невозможность поставки готового продукта
(отожжённой и отгалтованной рондели)
конечному потребителю из-за отсутствия
необходимого оборудования
Износ оборудования
Высокая частота остановок производства
Следствия
– Появление в цепочке поставщик – потребитель третьего лица (трейдера), имеющего
данное оборудование;
– Неполный контроль качества ронделей изза поставок конечного продукта трейдером;
– Потеря ряда потребителей из-за отсутствия
гарантии качества
– Снижение качества ронделей
– Высокие издержки производства
Мы предлагаем ввести указанные технологические операции и увеличить
объём производства ронделей до 6000 т/год (маркетинговые исследования дают
такую величину для удовлетворения спроса в России).
Цены на рондели примерно на 600–800 долларов США превышают биржевую цену алюминия и растут: 2500 долл./т в 2009 и 3000 долл./т в 2011, как
растёт и спрос. Предприятия-потребители развиваются и проявляют заинтересованность в развитии партнёрства с ИркАЗом.
Проект предусматривает установку и ввод в эксплуатацию дополнительного оборудования для производства ронделей, а также модернизацию электрооборудования и АСУТП существующего прокатного стана, что позволит обеспечить выпуск 6000 т/год галтованных и отожжённых ронделей.
Экономические показатели рассчитали с применением программного
продукта Project Manager. Проект показывает экономическую целесообразность
модернизации и увеличения производства ронделей (простой срок окупаемости
– 6 лет, дисконтированный срок окупаемости – 7 лет).
В результате на ИркАЗе возрастёт доля продукции с наиболее высокой
добавленной стоимостью и уменьшится его зависимость от неопределённости
биржевой цены алюминия.
Список литературы
1. Алтухов А.И. Повышение эффективности производства: учеб. пособие.
М: Форум, 2006. 271 с.
2. Бенуни А.Х. Экономическое обоснование технических решений в
цветной металлургии. М.: Металлургия, 2006. 280 с.
3. Кузьмин М.П., Кузьмина М.Ю. Мотивация труда на предприятиях
алюминиевой промышленности // Вестник ИрГТУ. 2011. № 9 (56). С 195–200.
53
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА
МЕТАЛЛИЗАЦИИ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ
Якушевич Н.Ф., Строкина И.В.
ГОУВПО «СибГИУ», кафедра металлургии цветных металлов и химической
технологии, 654007, г. Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42,
kafcmet@mail.ru
В настоящее время в металлургической промышленности развернуты
долгосрочные проекты, направленные на модернизацию процесса выплавки
стали. Сейчас 40% всей производимой стали выплавляется в электродуговых
печах на мини-заводах, которые используют в качестве основного сырья лом.
Однако, в целях улучшения качества и большего производства металлопродукции со специальными свойствами, все чаще лом или его часть заменяется металлизованными окатышами или, так называемым, железом прямого восстановления.
Работа таких металлургических заводов, переориентированных на современный вид железосодержащего сырья, построена по схеме: производство металлизованных окатышей - плавка стали в электропечах с доводкой ее до заданного состава вне печи (в установках печь-ковш).
Первым крупным отечественным предприятием бездоменной металлургии с принципиально новой технологией производства металла, основанной на
прямом получении металла из руды, является Оскольский электрометаллургический комбинат. Степень восстановления достигает 95 %, степень металлизации более 70 %. При плавке на холодной шихте расход электроэнергии на 1 т
стали составляет 500 кВт∙ч. Следует отметить, что опыт ОЭМК подтвердил
жизненность и практическую целесообразность применения метода прямого
восстановления железа в промышленном производстве.
Металлургический мини-завод, запущенный в производство в 2008 году в
Абу-Даби (Объединенные Арабские Эмираты) максимально использует горячее
железо прямого восстановления, при этом расход электроэнергии на плавку 1 т
стали составляет 350 кВт∙ч.
В настоящее время используются достаточно много различных вариантов
установок для получения металлизованных окатышей. Наибольшее распространение получили шахтные установки типа Midrex, и вращающиеся обжиговые барабанные печи. Во всех случаях нагрев производится конвертированным
природным газом. Высокий расход газа, стоимость которого постоянно растет,
– главный недостаток технологии Midrex и ее аналогов.
Поскольку для сжигания газа подается кислород (воздух), кислородный
потенциал газовой фазы остается достаточно высоким и степень металлизации
редко превышает 80%. При подробном теоретическом анализе этого процесса,
оказалось, что технологические параметры могут быть значительно улучшены
при совместном использовании твердого углерода и водорода. Такой режим
может быть обеспечен при применении в качестве восстановителей полукоксов
бурых или длиннопламенных углей, торфа или тощих и слабоспекающихся уг54
лей – наиболее дешевых и недефицитных материалов с большим содержанием
летучих.
Методом математического моделирования исследованы фазовохимические равновесия сложной системы Fe-C-O2-H2, проанализированы равновесные состояния оксидов железа с газовой фазой по температуре при условии постоянства давления. Присутствие в газовой фазе значительного количества выделившегося водорода из летучих полукоксов и углей в процессе восстановления, при соответствующем конструктивном оформлении процесса
снижает необходимую температуру процесса и значительно увеличивает скорость реакций.
Расчеты по фазово-химическим равновесиям, показывают, что комплексное восстановление является достаточно эффективным как по термодинамическим, так и по кинетическим показателям. При содержании 10-15% водорода в
газовой фазе температура начала восстановления снижается примерно на 700С,
а скорость реакций возрастает в несколько раз.
Таким образом, использование предлагаемых восстановителей позволяет
упростить конструктивные параметры агрегатов, за счет отказа от ввода газообразного топлива и кислорода (воздуха), облегчить процесс восстановления
оксидов железа, увеличить степень металлизации окатышей и их прочность,
понизить спекаемость, а также уменьшить себестоимость продукции.
Сравнительная динамика стоимости электроэнергии, природного газа и
бурого угля, приведенной к одной энергетической единице, представлено на
рисунке. Цены на газ с 2003 по 2011 год выросли в четыре раза, на электроэнергию - в два раза, стоимость бурого угля растет умеренно.
Рис. Динамика увеличения стоимости электроэнергии, природного газа и
бурого угля, приведенной к одной энергетической единице 1 МДж
Установлено, что экономическая выгода при получении металлизованных
окатышей комплексным восстановлением составляет порядка 500 руб. на 1 т
окатышей или в пересчете на 1т стали ~660 руб. (при условии использования в
шихте только металлизованных окатышей).
55
ПРИМЕНЕНИЕ БИПОЛЯРНОГО ЭЛЕКТРОДА
ПРИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОМ ПОЛУЧЕНИИ АЛЮМИНИЯ
Суздальцев А.В., Зайков Ю.П., Храмов А.П.
Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН
620990 г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20.
E-mail: suzdaltsev_av@mail.ru
Снижение удельных энергозатрат (кВт·ч/т Al) при электролитическом
получении алюминия, которое на сегодняшний день осуществляется путем
электролиза криолит-глиноземного расплава при 950-970°С, представляет собой важную научно-практическую задачу. В настоящее время в качестве ее решения предлагается технология получения алюминия путем электролиза легкоплавкого расплава на основе системы KF-AlF3-Al2O3 при 750-800°С, научные и
практические аспекты которой активно исследуются [1-2]. Меньше внимания
было уделено разработке и внедрению более производительных конструкций
электролизеров [3-4] с биполярными электродами (БПЭ), что вероятнее всего
связано с отсутствием надежных данных об эрозионном поведении составных
частей БПЭ в криолит-глиноземных расплавах.
С появлением легкоплавких расплавов [1-2], электродных и конструкционных материалов [1, 4-5], а также для повышения энергоэффективности технологии, разработка конструкций электролизеров с БПЭ становится актуальной
[5]. Такие конструкции содержат больше разных материалов в сравнении с действующими электролизерами, поэтому проблемы, которые необходимо решить
для их промышленного внедрения гораздо шире. В работе [5] были обозначены
следующие основные проблемы:
- наличие байпасных токов (токи, идущие в зазор между БПЭ и стенкой
электролизера, снижающие коэффициент полезного использования энергии);
- растворимость неуглеродных компонентов БПЭ в расплаве, влияющая
на чистоту получаемого алюминия.
В данной работе была показана принципиальная возможность получения
алюминия в электролизере с БПЭ, оценена эффективность конструкции и выявлены наиболее важные аспекты для дальнейших исследований.
Для этого был сконструирован лабораторный электролизер с БПЭ, нагреваемый в печи сопротивления, произведены оценочные расчеты его материального и электрического балансов и проведен электролиз легкоплавкого расплава
[2] при 16А и 800°С. На данной стадии исследования в качестве всех электродных материалов был выбран углерод (МПГ).
Результаты расчетов. В предложенной конструкции электролизера доступ
Al2O3 в нижний его отсек затруднен, поэтому в материальном балансе, помимо
теоретической массы получаемого на катодах алюминия, было оценено время
электролиза до наступления анодного эффекта, которое составило менее часа.
Падение напряжения на электролизере по расчетам – 7.1 В. Байпасные токи [5]
не оценивали, поскольку доля площади отверстий в БПЭ для отвода газового
продукта мала (2%).
56
Параметры электролиза. Катодная плотность тока – 0.6 и 0.9 А/см2; анодная плотность тока – 0.5-0.6 А/см2; напряжение в ходе электролиза уменьшилось с 15 до 12 В за ≈ 1 час, после чего наступил анодный эффект, и электролиз
был прекращен. Электролизер был заморожен с расплавом и БПЭ.
Результаты электролиза. Алюминий был получен в виде капель, а значения катодных выходов по току составили на верхнем и нижнем катоде соответственно 17 и 26% (такие результаты свойственны электролизерам с малой токовой нагрузкой). Расчетное и измеренное напряжение на электролизере оказалось высоким, а поскольку оно существенно определяет энергозатраты процесса, то вдобавок к имеющимся задачам необходимо:
- измерить напряжение на электролизере с при большей токовой нагрузке
(напр., в 100 А) в условиях более длительного электролиза с подачей Al2O3 в
нижний отсек, испытать аналогичную конструкцию с вертикальным БПЭ;
- оценить падение напряжения на электролизере с параллельно включенными в цепь БПЭ.
Подробные расчеты, анализ полученных экспериментальных данных и
выводы планируется опубликовать в виде статьи.
Работа выполнена при финансовой поддержке программы УрО РАН.
Схема лабораторного электролизера с БПЭ в ходе электролиза.
Список литературы
1. J. Yang, J.N. Hryn, B.R. Davis et al. // Light Metals, 2004, pp. 321-326.
2. Yu. Zaikov, A. Khramov, V. Kovrov et al. // Light Metals, 2008, pp. 505508.
3. H. Alder // US Patent 3930967, Jan 6, 1976.
4. B.J. Welch // JOM, 1999, Vol. 51[5], pp. 24-28.
5. В.А. Крюковский, М.П. Петухов, П.В. Поляков // Сб. докл. 3-го межд.
конгресса «Цветные металлы-2011», 3-7 сент. 2011, Красноярск, с. 214-216.
57
ПРИМЕНЕНИЕ ИЗМЕЛЬЧАЮЩИХ ВАЛКОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
ДЛЯ ПОДГОТОВКИ РУДЫ ПЕРЕД КУЧНЫМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕМ
Карпухин А.И., Аксенов А.В., Яковлев Р.А.
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический
университет кафедра Металлургии цветных металлов, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: ruslan_yakovlev@inbox.ru
В настоящее время методы подготовки руды к кучному выщелачиванию
традиционно включают в себя несколько стадий дробления: крупное, среднее и
мелкое. При дроблении в основном используются следующие дробилки: на
первой стадии – щековые типа ЩДС; на второй – конусные типа КДС, на третьей – валковые типа ДГ или конусные типа КИД. С уменьшением крупности
выщелачиваемого материала увеличивается свободная поверхность реакции, и
как следствие этого доступность рудного материала для выщелачивающего
агента (цианида, кислоты и т.п.), следовательно, повышается и интенсивность
извлечения ценного компонента. С целью улучшения просачиваемости растворов через рудный штабель, уменьшения его усадки, а также исключения явления сегрегации материала в большинстве случаев, после дробления руды до готового класса, требуется операция окомкования материала – агломерация. Одно
из направлений совершенствования технологии кучного выщелачивания это
переход от стандартных дробилок к дробильно-измельчительным машинам,
при использовании которых улучшаются не только показатели дробления, но и
последующие процессы – окомкование, проницаемость руды и т.д. В последние
годы появился новый тип измельчающих агрегатов валковые дробилки высокого давления – роллер-прессы (РП). Часто их называют измельчающими валками
высокого давления (ИВВД) от английского High Pressure Grinding Rolls
(HPGR). В данных дробилках используется принцип дробления при максимальном заполнении пространства между валками, при этом происходит селективное разрушение материала, повышение трещиноватости продукта дробления, что в свою очередь повышает проницаемость руды, скорость и извлечение
металлов при выщелачивании. В России установлена одна дробилка такого типа – RP 5-100/90 – для третьей стадии дробления на золотоизвлекательной фабрике месторождения «Западное». Применение данных агрегатов может значительно упростить схему подготовки рудного штабеля, а также сократить капитальные и эксплуатационные затраты.
На рисунке 1 представлен пример схемы рудоподготовки перед кучным
выщелачиванием с использованием РП.
С целью изучения влияния способа разрушения материала (в роллерпрессе или при традиционном дроблении) на выщелачивание золота из руды
смоделированы тесты по кучному выщелачиванию, с различными способами
подготовки материала. Для оценки влияния способа уменьшения крупности руды было выполнено две серии тестов на руде дробленой в дробилке и на руде
разрушенной в прессе (имитация разрушения в роллер-прессе). Дробление
осуществляли на валковой дробилке с последующим грохочением по классу 2
58
мм. Имитацию разрушения руды в роллер-прессе проводили на специальной
лабораторной установке. Руду подвергали воздействию давления 1,5 т/см2.
Рисунок 1 – Роллер пресс в открытой схеме кучного выщелачивания
Исследованию подвергали руду, которая характеризует собой золотокварцевый умеренно сульфидный тип руды. Материал пробы более чем на 91 %
представлен породообразующими компонентами, главным из которых является
кремнезем (65 %). Проведенными исследованиями по выщелачиванию окомкованной руды крупностью -2 мм дробленой в дробилке и разрушенной в прессе
установлено, что применение разрушения руды прессом перед стадией кучного
выщелачивания приводит к повышению извлечения золота в раствор 4,84 % по
сравнению с рудой дробленой традиционными методами.
Полученный прирост извлечения относительно не высокий, однако, переработка таким способом руд другого литологического и минерального состава
может привести к более высоким показателям.
Описанный способ подготовки руды к кучному выщелачиванию применим не ко всем типам руд, например, глинистую руду не целесообразно перерабатывать таким методом. Также следует отметить, что в настоящее время не
существует универсальной методики моделирования разрушения руды в ИВВД,
в этой связи выполняется разработка такой методики и планируется проведение
испытаний на нескольких перспективных объектах.
59
ПРИМЕНЕНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЭКСТРАКЦИИ В СИСТЕМЕ
С CYANEX 301 ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ
КАТИОНОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Лескив М.Н., Кузьмин В.И., Калякин С.Н.
ФГБУН Институт химии и химической технологии СО РАН
г. Красноярск, Академгородок, 50, стр. 24, chem@icct.ru
Для извлечения катионов металлов из технологических растворов кислотного выщелачивания руд и концентратов широко используется экстракция
органическими кислотами и их солями. В непрерывных производственных
процессах «экстракция – реэкстракция» основные изменения в системе происходят в водной фазе исходного технологического и реэкстрагирующего растворов, а органическая фаза в цикле не претерпевает изменений и, фактически, является лишь селективным переносчиком извлекаемого элемента. В современных процессах компоненты органического экстрагента находятся в одной и той
же фазе, и управление извлечением элементов осуществляется за счет изменения составов водных растворов. Лишь в отдельных случаях при экстракции
наблюдается образовании третьей фазы (образование малорастворимых органических соединений, второй жидкой органической фазы, мицеллярных растворов) с разделением органических компонентов экстрактов по двум или нескольким фазам. В экстракционных технологиях образование «третьей фазы»
всегда считалось нежелательным и осложняло процесс.
Анализ процессов «трехфазной экстракции» (ТФЭ) показывает, что данный процесс можно использовать для значительного повышения эффективности экстракции (глубины извлечения и степени концентрирования продуктов
экстракции). В частности, разделение экстрагента на составные компоненты за
счет ТФЭ позволяет выделять концентрированный экстрагент и использовать
его на стадии извлечения металлов, а вторую органическую фазу –разбавитель,
использовать для разбавления экстрактов и повышения эффективности реэкстракции металла. В другом варианте ТФЭ позволяет реализовать катионообменную экстракцию на стадии извлечения металла и бинарную - на стадии реэкстракции. Возможности нового процесса продемонстрированы на примере
извлечения и концентрирования никеля с использованием бис(2,4,4триметилпентил)дитиофосфинофой (Cyanex 301).
Показано, что в системах «Cyanex 301 – толуол (октан)», «Cyanex 301 –
триоктиламин (R3N) - толуол (октан)», при обработке органической фазы водными растворами NaOH достигается эффективное отделение катионообменного
экстрагента в виде натриевой соли Cyanex 301 от органического разбавителя и
амина (по реакции 1):
Na+(в) + OH-(в)+ HA(o-1) → NaА(o-2)+ H2O
(1)
Натриевая соль образует новую фазу - водно-мицеллярный раствор. Глубина извлечения китионообменного экстрагента в эту фазу превышает 97%, а
остаточное содержание экстрагента в основной органической фазе составляет
около 10-3 М.
60
lg D
Основное количество третичного амина остается в фазе разбавителя.
Мицеллы натриевой соли Cyanex 301 солюбилизированы органическим разбавителем. Поэтому при подкислении раствора выделяется не 100% экстрагент, а
ее 60-80% раствор (1,5-2М органическая кислота). Степень солюбилизации несколько возрастает с ростом концентрации мицелл. Оптимальная концентрация
Cyanex 301 в водно-мицеллярных растворах составляет 0,1- 0,2 М.
Выделенные на стадии ТФЭ органические компоненты используют далее
1
2
3
для извлечения и концентрирования металлов, на стадиях экстракции и реэкс2
tg α ~ 2
тракции.
1
Определены коэффициенты межфазного распределения никеля от рН
0
водного раствора для выделенных из
0
1
2
3
4
5
водно-мицеллярных растворов Cyanex
-1
301, а также растворов, полученных
смешиванием экстрактов со второй орга-2
нической фазой (бинарные экстрагенты
-3
на основе солей Cyanex 301 с третичнырН
ми аминами) – рис.1. Показано, что коэффициенты распределения никеля при Рис. 1. График зависимости lg D
экстракции (зависимость 1) и реэкстрак- никеля от рН раствора при эксции (зависимости 2 и 3) отличаются на тракции растворами: 1 – НА, 2 несколько порядков, что позволяет до- R3N∙HA (стехиометр.), 3 - R3N∙HA
стигать глубокого извлечения металлов (50% избыток амина от n (НА))
на стадии экстракции даже из достаточно кислых растворов и получать концентрированные реэкстракты.
При ТФЭ в непрерывном экстракционном процессе металлы извлекаются
и концентрируются в результате ряда межфазных химических превращений.
Так, для систем Cyanex 301 с аминами можно записать:
экстракция -Мn+(в-1) + nHA(o-1) → nH+(в-1) + МАn(о-1).
(2)
+
n+
реэкстракция - МАn(о-1) + nR3N(o-2) + nH (в-2) → М (в-2) + nR3NНА(o-3). (3)
трехфазная экстракция (регенерация экстрагента) R3NНА(o-3) + (Na+ + OH)(в-3) → R3N(o-2) + NaA(в-м) + H2O,
(4)
+
+
NaA(в-м) + Н (в-4) → HA(o-1) + Na (в-4).
(5)
Или в целом для процесса «экстракция– реэкстракция»:
Мn+(в-1)+nH+(в-2)+n(Na++OH)(в-3)+nH+(в-4)→nH+(в-1)+Мn+(в-2)+Na+(в-4)+H2O (6)
где символы (в-i) и (o-j) или (в-м) - принадлежность компонента к водной, органической или водно-мицеллярной фазам.
Таким образом, глубокое извлечение и высокая степень концентрирования металлов в этом процессе достигаются, по-существу, за счет энергии реакции нейтрализации щелочи кислотой.
Работа выполнена при финансовой поддержке Интеграционного проекта фундаментальных исследований СО РАН № 40.
61
3
ПРОГРАММА РАСЧЕТА МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ПРОЦЕССА
КАРБОТЕРМИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ КРЕМНИЯ
Соловеенко Н.П., Бельский С.С.
ФГБОУ ВПО «ИрГТУ», ХМФ, кафедра МЦМ, 664074, г. Иркутск,
ул. Лермонтова, 83. bss@istu.edu
При осуществлении различных технологических процессов для начала
необходимо рассчитать некоторые их основные показатели. Одним из таких
показателей является материальный баланс. Что касается процесса руднотермической плавки кремния, то материальный баланс в данном случае является
одним из главных показателей целесообразности проведения плавки и точного
определения количества расходуемых материалов и полученного готового продукта. Материальный баланс имеет большое практическое значение, поскольку
в нем отражается степень совершенства технологического процесса, чем он
полнее составлен, тем, следовательно, детальнее изучена технология; чем
меньше в балансе разного рода потерь, тем правильнее проводится процесс
производства. Как правило, материальный баланс составляют в расчете на единицу массы 100%-ного готового продукта. Различают теоретический и практический материальные балансы.
Теоретический материальный баланс рассчитывают на основе стехиометрических уравнений реакции и известных молекулярных масс реагирующих
компонентов. Практический материальный баланс составляют с учетом состава
сырья и целевого продукта; при этом учитывают необходимые избытки некоторых компонентов, а также допустимые потери сырья, промежуточных и конечных продуктов, которые неизбежны при периодическом способе организации
технологических процессов.
В настоящее время в металлургическом производстве практически все
процессы автоматизированы. С увеличением доли обновленных машин и оборудования во всей применяемой их массе не только возрастает объем производимой продукции, но и обеспечивается относительное высвобождение работающих в результате более высокого уровня техники, степени механизации и автоматизации производственных процессов. К этим мероприятиям относится и
создание программ для расчета показателей металлургической плавки. В современное время одной из главнейших проблем при проведении процесса руднотермической плавки является расчет материального баланса, который обычно проводят вручную на основе практических данных других предприятий, тем
самым подбор определенного режима проведения процесса становится очень
трудоемкой операцией. Исходя из этого, нами была разработана программа,
позволяющая рассчитать конечный материальный баланс руднотермической
плавки кремния с необходимыми промежуточными данными, а именно: состав
комплексного восстановителя, количество углерода для восстановления оксидов, химический состав технического кремния, количество шлака, воздуха, количество газов, образовавшихся в печи, количество летучих и влаги.
62
Вводными данными являются: состав комплексного восстановителя, химический состав исходных сырьевых материалов и данные технического анализа восстановителей, а также расход угольных электродов. Расчет начинается с
определения количества углерода, необходимого для восстановления кремнезема; далее рассчитывается состав шихты на 100 кг кварцита и перераспределение в нем углерода. По заданному распределению восстановленных примесей
определяется количество кислорода, выделившегося при восстановлении оксидов составных частей загружаемой шихты. На основе уже полученных данных
производится расчет химического состава технического кремния и распределение восстановленных элементов между продуктами плавки. Одной из важнейших частей программы является нахождение количества и состава получаемого
шлака, т.к. этот показатель отображает полноту извлечения кремния. Также
определяются количество воздуха, азота, углерода для восстановления золы и
количество газов, образовавшихся в печи.
В конечном итоге программа выводит материальный баланс, представленный в виде таблиц прихода и расхода материалов. В приходной части баланса приводятся количества материалов, введенных в производство, а в расходной части - количества получаемых материалов и потерь.
Использование указанной программы позволит автоматизировать процесс
расчета материального баланса и существенно сократить время его составления.
Работа проведена при поддержке НИР №7.1019.2011, выполняемой по
государственному заданию Министерства образования и науки в 2012г.
СВОЙСТВА УГЛЕРОДИСТЫХ ВОССТАНОВИТЕЛЕЙ
ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КРЕМНИЯ
Немчинова Н.В., МинееваТ.С., Леонова М.С.
ИрГТУ, кафедра металлургии цветных металлов, ул. Лермонтова,83
Наибольшее применение кремний находит в производстве сплавов для
придания прочности алюминию, меди и магнию и для получения ферросилиция, имеющего важное значение в производстве сталей. Кристаллы кремния
применяют в солнечных батареях и полупроводниковых устройствах (транзисторах и диодах). Кремний служит также сырьем для производства кремнийорга-нических соединений, получаемых в виде масел, смазок и каучуков.
Кремний – темно-серое, блестящее кристаллическое вещество, хрупкое и очень твердое, кристаллизуется в решетке алмаза. Это типичный полупроводник
(проводит электричество лучше, чем изолятор типа каучука, но хуже металлических проводников: меди, алюминия).
В промышленности кремний восстанавливается
углеродом из кремнеземсодержащего сырья в руднотермических печах по реакции SiO2 + C = Si + 2CO.
63
Углеродистые материалы, применяемые в качестве УВ при выплавке
кремния, должны обладать высокой реакционной способностью (р.с.), достаточной механической прочностью, высоким электросопротивлением, а также
должны содержать минимальное количество золы и быть дешевыми.
Опыт промышленного производства кристаллического кремния
показывает, что вышеперечисленным требованиям в той или иной мере
отвечают
древесный
уголь, нефтяной кокс,
некоторые сорта малозольного каменного угля.
Однако нужно отметить, что полностью
всем
предъявляемым
требованиям к УВ не
удовлетворяет ни один
из названных материалов. Только использование их в различных комбинациях позволяет создать наиболее благоприятные условия для
протекания
процесса
восстановления кремнезема.
Древесный уголь
получается в результате термического разложения (пиролиза) древесины без
доступа кислорода при 350-450°С. Качество древесного угля зависит от пород
древесины, из которых он изготовлен. Для производства кремния лучшими являются угли, полученные из твердолиственных пород деревьев (береза, дуб,
бук, граб). Древесный уголь обладает высокой р.с.; поры древесного угля увеличивают поверхность контакта кремнезема с УВ, что способствует ускорению
процесса восстановления. Одним из положительных свойств древесного угля
как восстановителя является его низкая электропроводность (высокое электросопротивление), которая почти в 10 раз ниже, чем у кокса любых видов. Вместе
с тем древесный уголь имеет самую высокую стоимость из всех восстановительных материалов.
Для снижения стоимости УВ и улучшения качества получаемого кристаллического кремния в промышленном производстве часть древесного угля
заменяют нефтяным коксом. Каменный уголь является одним из наиболее недорогих заменителей древесного угля. Для производства используются молодые
64
низкозольные газовые угли с повышенным содержанием летучих. Данный УВ
обладает достаточной р.с., высоким электросопротивлением, высокой пористостью. Ограничивающими факторами для его широкого использования при производстве кремния являются повышенное содержание золы, летучих и смол,
спекающих шихту.
Нефтяной кокс применяется для снижения общей стоимости УВ в виде
добавки к древесному углю. Это самый низкозольный из всех используемых
восстановителей. По сравнению с древесным углем нефтекокс содержит больше твердого углерода и меньше золы и летучих. Следует отметить увеличение
по сравнению с древесным углем механической прочности и плотности, однако
при этом снижаются характеристики пористости, удельной поверхности, что
характерно для более плотной структуры нефтекокса.
Среди новых углеродных материалов в качестве УВ в производстве
кремния предлагается полукокс бурого угля, обладающий высокой р.с., удельной поверхностью и удельным электросопротивлением. К недостаткам следует
отнести: повышенное содержание золы и примесей железа в ней, что вызывает
необходимость снижения содержания железа.
Таким образом, при выборе УВ для производства кремния необходимо
учитывать как свойства собственно самого углеродистого материала, так и его
технологические свойства в высокотемпературном процессе восстановления.
Работа проведена при поддержке НИР №7.1019.2011, выполняемой по
государственному заданию Министерства образования и науки в 2012г.
CЕЛЕКТИВНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ АНИОНОВ МАРГАНЦА (VII) ИЗ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ КАТИОНОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИОНИТАМИ
Воропанова Л.А., Гагиева Ф.А.
Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)
г. Владикавказ skgtu@skgtu.ru
Известно, что из растворов соединения марганца извлекаются осаждением труднорастворимых соединений (МnO2, МnРO4 и др.), экстракцией органическими растворителями, сорбцией на ионообменных смолах и угле [1-3].
В данной работе исследована сорбция ионов Mn (VII) из водных растворов солей катионов цветных металлов Ni (II), Co (II) и Cu (II). В качестве сорбентов были использованы: активированный костный уголь (АУ), гелевый высокоосновный
анионит АМП, макропористый анионит АМ-26 смешанной основности
Получены результаты сорбции для сорбентов, предварительно в течение
суток выдержанных в дистиллированной воде (АУ, АМП) и в 0,1 н растворе
H2SO4 (АМ-2б). Концентрация исходных растворов, г/дм3: 0,824 Mn (VII) и 9-13
Ме (II), где Ме (II) = Ni(II), Co(II) и Cu(II). Объём раствора 200 см3, масса сорбента 2 г.
Сорбцию оценивали обменной ёмкостью сорбента (ОЕ), выраженную в
мг иона Mn (VII) на 1 г сорбента. Сорбцию осуществляли при рН = 2,5.
65
На рисунках даны результаты сорбции аниона марганца на сорбентах АУ,
АМП и АМ-2б из водного раствора перманганата марганца и сульфатов цветных металлов Ме (II). Сорбция Mn (VII) осуществляется за время 20-60 мин.
В таблице даны результаты сорбции, показаны исходные и конечные
концентрации ионов металлов, г/дм3, извлечение, % мас. от исходной массы
иона металла в растворе, сорбционная обменная ёмкость сорбента (СОЕ), мг/г,
рассчитываемая по достижении сорбционного равновесия.
АМП
АУ
Ni
30
ОЕ,мг/г
ОЕ,мг/г
40
Co
20
Cu
10
Co
60
Cu
40
20
0
0
-50
Ni
80
50
0
50
-50
100
-20
0
50
100
Время,мин
Время, мин
АМ-2б
ОЕ, мг/г
100
Ni
Co
Cu
40
Извлечение ионов марганца (VII),
% мас: 37,87-44,59 на АУ и 68,1778,45 на АМП и АМ-2б. Извлечение
20
Me (II) 0,15-4,25 % мас.
80
60
0
-20
0
20
40
60
80
Время, мин
Результаты извлечения ионов марганца из водных растворов катионов
металлов
РастМарка
Концентрация, г/дм3
Извлечение, СОЕ,
вор
сор% мас.
мг Mn/г
исходная
конечная
бента
Ме
Mn
Ме
Mn
Ме
Mn
Mn-Со АМ-2б 9,73 0,824
9,69 0,102 0,41 87,61 72,19
Mn-Со
АМП
9,73 0,824
9,69 0,142 0,72 82,71 68,16
Mn-Со
АУ
9,73 0,798
9,67 0,352 0,62 55,85 44,59
Mn-Ni АМ-2б 10,15 0,824 10,00 0,057 0,15 93,08 76,70
Mn-Ni
АМП 10,14 0,824 10,10 0,104 0,39 87,39 72,02
Mn-Ni
АУ
11,14 0,811 11,05 0,379 0,80 53,19 43,15
Mn-Cu АМ-2б 12,27 0,824 12,22 0,039 0,44 95,20 78,45
Mn-Cu
АМП 12,27 0,824 12,14 0,095 1,10 88,52 72,95
Mn-Cu
АУ
11,54 0,811 11,05 0,432 4,25 46,68 37,87
66
При величине рН больше рН гидролитического осаждения катионов металлов наблюдается образование осадка гидроксида или гидроксосоли соответствующего катиона.
Выводы:
Извлечение ионов марганца (VII) сорбцией из растворов, содержащих соли катионов никеля, кобальта или меди, на анионитах АМ-26, АМП и активированным костным угле осуществляется при величине рН растворов, меньшей
величины рН гидролитического осаждения катионов цветных металлов.
Список литературы
1. Свойства элементов. Справочник в двух книгах. Под ред М.Е. Дрица.
Книга 2. М.: Металлургия. ГУП «Журнал Цветные металлы». 1997. С. 448.
2. В.Ф. Гиллебранд и др. Практическое руководство по неорганическому
анализу.- М.: Химия, 1966. С.494-497, 503-505
3. Пат. 2183686 Россия, МПК7 С 22 В 47/00, 3/24. Опубл. 20.06.2002. Рус //
Способ извлечения анионов марганца из водных растворов / Воропанова Л. А.,
Лихачева Е. С.
СИСТЕМА АЛЮМИНИЙ – КРЕМНИЙ
Соловеенко Н.П., Константинова М.В. *
ИрГТУ, каф. МЦМ
* ИрГТУ, каф. МТМ, , e-mail: traderwood @mail.ru
Диаграмме состояния Al – Si посвящено большое число исследований [12], поскольку алюминиево-кремниевые сплавы – силумины – широко используются в технике как сплавы с высокими литейными свойствами. Эта диаграмма относится к простому эвтектическому типу с небольшой растворимостью компонентов друг в друге в твердом состоянии. Представленная на рис. 1
диаграмма состояния является обобщением результатов ряда работ. На вставках (см. рис. 1) показана растворимость компонентов в твердом состоянии.
Максимальная растворимость Si в твердом (Аl) составляет 1,5±0,1 % (ат.)
при эвтектической температуре 577°С. Растворимость Аl в (Si) носит ретроградный характер, максимальное ее значение равно 0,016 ±0,003 % (ат.) при
температуре 1190°С. Эвтектическая точка расположена при содержании
12,2±0,1 % (ат.) Si.
В работах [2,3] авторы показали, что метод микротвердости может быть
использован для построения линий солидус, а также линий эвтектоидных и перитектоидных превращений в твердом состоянии.
Анализ данных, приведенных в табл.1, показывает, что результаты по
растворимости, полученные с применением метода микротвердости, хорошо
согласуются с результатами рентгеноструктурного анализа. Это убедительно
свидетельствует о надежности метода микротвердости при использовании его
для исследования растворимости в твердом состоянии.
67
Рис. 1. Диаграмма состояния системы Al – Si.
Таблица 1 - Растворимость кремния в алюминии при различных температурах
Температура,
о
С
Метод микротвердости
550
500
450
400
350
1,37
0,77
0,43
0,29
0,14
Растворимость, % ат.
Метод рентгеноструктурного
анализа
1,39
0,74
0,44
0,27
0,15
Очевидно, что, построив кривые зависимости микротвердости от состава
для разных температур, можно, не зная диаграмму состояния, указать предельную растворимость компонентов друг в друге при этих температурах.
В данном случае используется существующая зависимость свойств сплава от типа диаграммы состояния, установленная впервые Курнаковым Н.С. Так,
зависимости свойств (в частности, микротвердости) сплавов со структурой
твердый раствор от состава отражаются кривыми, а зависимости свойств сплавов, структура которых представляет собой фазовые смеси, отражаются прямыми линиями.
Нужно отметить, что кривые зависимостей физических свойств смесей
двух фаз имеют нормальный вид (т.е. являются прямыми) только в том случае,
когда фазы не слишком измельчены, поскольку закономерности Курнакова
применимы только к сплавам в равновесном состоянии. Измельчение вещества
вызывает увеличение микротвердости. Повышенной дисперсностью среди других сплавов обладает сплав эвтектического состава. Поэтому в недостаточно
68
отожженных эвтектических сплавах обычно наблюдается перелом кривой или
даже ясно выраженный пик. Путем длительного отжига можно заметно укрупнить зерна эвтектики и одновременно уменьшить величину излома или пика на
кривых свойств.
Форма выделений кремния оказывает влияние и на величину электропроводности алюминиево-кремниевых сплавов [4].
Работа выполнена при поддержке проекта № 5.1678. 2011 по гос. заданию Министерства образования и науки Российской Федерации.
Список литературы
1. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В
3 т.: Т.1 / Под общ. ред. Н.П. Лякишева. – Машиностроение, 1996. 992 с.
2. Murray J.L., VcAlister A.J. // Bull. Alloy Phase Diagrams. 1984. V. 5, № 1.
P.74-84, 89, 90.
3. Глазов В.М., Вигдорович В.Н. Микротвердость металлов и полупроводников. М.: Металлургия, 1969. 248 с.
4. Вол А.Е. Строение и свойства двойных металлических систем. Т.1 /
Редкол. под рук. Н.В. Агеева. – М.: Гос.изд-во физ.-мат. лит-ры, 1959. 756 с.
СОРБЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХРОМА
В СТОЧНЫХ ПРОИЗВОСТВЕННЫХ ВОДАХ
Житова О.В.
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический
университет
Кафедра общеобразовательных дисциплин ЗВФ
Г.Иркутск, ул. Лермонтова, 83. kcud@mail.ru
Проблема загрязнения водных объектов сточными промышленными стоками является актуальной с точки зрения экологической безопасности. Соединения хрома поступают в водные объекты с различными производственными
стоками, в том числе со стоками машиностроительных, металлургических
предприятий, а также предприятий, производящих краски, кожаные изделия и
т.д. В свободном виде хром представляет собой голубовато-белый металл. При
температуре 39 °C переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное. В соединениях обычно проявляет степени окисления +2, +3, +6, среди
них наиболее устойчив хром (III). Также известны отдельные соединения, в которых хром имеет степени окисления +1, +4, +5.
Хром является одним из биогенных элементов, постоянно входящих в состав тканей растений и животных. У животных хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав ферментатрипсина), углеводов. Снижение содержания хрома в пище и крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина в крови. Однако в чистом виде хром довольно токсичен, он
оказывает негативное влияние на здоровье человека. Металлическая пыль хрома раздражает ткани лёгких. Повышенное содержание соединений хрома(III)
вызывает раздражения кожи, дерматиты. Соединения хрома(VI) приводят к
69
различным респираторным заболеваниям. Наиболее токсичными являются соединения хрома(VI). В загрязненных сточных водах концентрация хрома, как
правило, превышает предельно допустимую. Вследствие чего возникает необходимость производить очистку сточных вод от соединений хрома. К соединениям хрома(VI) относятся хромовый ангидрид CrO3, хромовые кислоты и их
соли, среди которых наиболее важны хроматы и дихроматы— сильные окислители.
В настоящее время существуют различные способы определения содержания хрома. Одним из наиболее распространенных является фотометрический, благодаря своей простоте и широкому интервалу определяемых концентраций. В нашей работе была исследована возможность сорбционной очистки
сточных вод, а также последующее фотометрическое определение содержания
хрома.
Для определения содержания хрома использовали методику фотометрического определения на основе реакции хрома(VI) с дифенилкарбазидом.
Нами было установлено, что наибольшее значение оптической плотности
наблюдается при 540 нм. Градуированный график для определения точной
концентрации содержания хрома в растворе линеен в интервале содержаний
2-20 мкг/мл.
Рис.1. Кинетическая кривая сорбции хрома(VI) при разных pH.
Для извлечения и концентрирования хрома был использован уголь АД05-2. Исходный раствор содержал 100 мкг/мл хрома(VI). Сорбцию хрома(VI)
осуществляли из 100 мл исходных водных растворов соли K2CrO4. Масса
навески сорбента 1 г. Выявлено, что на сорбцию хрома влияет кислотность среды (рис.1). Опыты по определению оптимального значения рН проводили в
статических условиях. Установлено, что для максимальной адсорбции хрома(VI) оптимальное значение рН 3-4. Сорбционное равновесие при извлечении
хрома(VI) достигается через 4 часа сорбции (извлечение 98,3 %). В течение
первых 15 минут сорбируется около 50% ионов хрома(VI). Максимальная
сорбционная емкость при pH=4 составляет 9,5 мг/г.
Список литературы
1. Малютина Т.М., Конькова О.В. Технический анализ в металлургии
цветных и редких металлов. –М.: Металлургия, 1977. – С.60.
70
ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА БИНАРНЫХ РАСПЛАВОВ ТРИХЛОРИДА ГАДОЛИНИЯ С ХЛОРИДАМИ НАТРИЯ И КАЛИЯ
Заботин И.Ф., Трифонов К.И., Трифонов И.И
ФГБОУ ВПО “КГТА им. В.А.Дегтярева”, кафедра безопасности жизнедеятельности, экологии и химии, 601910, Владимирская область, г. Ковров, ул. Маяковского 18, kitkgta@mail.ru
Расплавы солей являются одной из самых перспективных сред как для
получения новых материалов, так и при их использовании в технологическом
процессе. Вместе с тем, требование высокой эффективности осуществляемых
процессов решается при условии использования полной и достоверной информации о свойствах применяемых расплавленных сред, к числу которых, в
первую очередь, относятся плавкость, плотность, мольный объем, вязкость и
электропроводность. Одновременно с этим концентрационные зависимости физико-химических свойств и их анализ в бинарных и более сложных системах
позволяют углубить представления о строении и природе ионных расплавов.
В данной работе приводятся результаты определения удельной электропроводности и расчета на их основе молярной электропроводности расплавов
систем GdCl3-KCl и GdCl3-NaCl. Удельную электропроводность расплавленных
смесей измеряли относительным капиллярным методом.
На основании экспериментальных значений удельной электропроводности и данным по плотности рассчитаны значения молярной электропроводности. Анализ концентрационных зависимостей молярной электропроводности
указывает на их значительное отклонение от аддитивных значение в отрицательную сторону.
Наблюдаемый ход линий концентрационной зависимости молярной
электропроводности свидетельствует о сложном взаимодействии компонентов
бинарных расплавов, катионы которых значительно различаются поляризационными и комплексообразующими свойствами.
При введении в расплав хлорида щелочного металла трихлорида гадолиния, катион которого обладает значительной поляризующей способностью,
начинают одновременно протекать как процесс деструкции автокомплексных
ионов хлорида щелочного металла, так и образование сложных комплексных
ионов, инициируемых катионами гадолиния. Причем процесс комплексообразования влияет на изменение величины молярной электропроводности в более
сильной степени в сравнении с диссоциацией автокомплексных ионов, что
находит свое отражение в отрицательных отклонениях за счет относительного
уменьшения ионности расплава.
Рост содержания трихлорида гадолиния в бинарном расплаве создает
предпосылки для возможного появления ионных структур с двумя и более
ионами-комплексообразователями, при этом прочность связи внешнесферных
катионов щелочного металла с комплексным анионом уменьшается, что и со71
провождается уменьшение отрицательных отклонений от аддитивных значений
молярной электропроводности.
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ПЕРЕРАБОТКИ КАТОДНЫХ ОСАДКОВ ЗОЛОТА
Жмурова В.В.
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический
университет, кафедра металлургии цветных металлов. г. Улан-Удэ ул. Балдынова 3-2, v_pichugina@list.ru
В настоящее время золотодобывающей промышленностью все большее
вовлекаются в переработку сложные полиметаллические руды, характеризующиеся низким содержанием благородных металлов, и значительным количеством примесей, которые в результате существующих технологий, также переходят в катодных осадок, значительно снижая его качество. Одним из Конечных продукций многих золотоизвлекающих фабрик являются катодные осадки,
которые поступают на аффинажные заводы, где стоимость услуг определяется
в первую очередь качеством перерабатываемой продукции. Катодные осадки,
должны соответствовать ТУ - 117-2-3-78. В таблице 1 представлен химический
состав катодных осадков.
Таблица 1 - Химический состав катодных осадков
Содержание компонентов, массовая доля, %
Наименование
Сумма Fe, Сумма CaO, SiO2,
Au
Ag
Углерод
Cu, Zn
Al2O3
Сумма
Не более 10
Не более 15
Не более
ТУ 117-2-3-78
не менее 70
5
С целью повышения качества катодных осадков представлена технология обработки катодных осадков соляной кислотой с целью перевода основных
примесей, таких как медь, свинец, цинк, железо в раствор. Параметры проведения: концентрация HCL – 371 г/дм3, время выщелаивания 2 часа, Ж:Т = 3:1. Состав исходных катодных осадков представлен в таблице 2.
Таблица 2 - Состав исходного катодного осадка
Прочие
Au г/т
Ag г/т
Cu г/т
Zn г/т
Pb г/т
Fe г/т
примеси
%
150200
186300
389800
11200
95100
9000
15,84
Состав катодного осадка после обработки катодного осадка соляной кислотой представлен в таблице 3.
Таблица 3 - Состав катодного осадка после обработки соляной кислотой
Прочие
Au г/т
Ag г/т
Cu г/т
Zn г/т
Pb г/т
Fe г/т
примеси %
249565
293507
183934
3157
4320
3157
15,52
72
Извлечение примесей в раствор представлено в таблице 4.
Таблица 4 - Извлечение примесей в раствор
Извлечение
Извлечение
Извлечение
Извлечение
меди, %
серебра, %
цинка, %
свинца, %
71,6
5,09
83,04
97,27
Извлечение
железа, %
48,89
Полученные соляно – кислые растворы после выщелачивания содержат,
значительное количество меди, которая может быть извлечена достаточно простым способом цементацией на железный скрап. В результате можно получить
цементационную медь, которая по своему составу подходит для реализации на
медеплавильные заводы.
Заключение:
Выщелачивание примесей катодного осадка золота растворами соляной
кислоты является наиболее экономически выгодным способом для повышения
качества катодных осадков, т.к. не требует значительных затрат на производство работ. Также дополнительная прибыль может быть получена при реализации цементационной меди.
Одним из недостатков данного метода является потери серебра с растворами около 5%.
УСТРАНЕНИЕ УСАДОЧНЫХ ДЕФЕКТОВ ПРИ ЛИТЬЕ
МАЛОГАБАРИТНЫХ ЧУШЕК АЛЮМИНИЯ
Кузьмин М.П., Кузьмина М.Ю., Кучина В.В..
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический
университет. Кафедра “Металлургии цветных металлов”
Россия, 664074, Иркутск –74, ул. Лермонтова, 83
Тел.: (3952) 40–52–74, факс: (3952) 40–51–16, e–mail: Mike12008@yandex.ru
Обострившаяся в последнее время конкуренция производителей алюминия вызывает необходимость улучшать те показатели качества и на той на продукции, которой традиционно уделялось меньшее внимание – на малогабаритных алюминиевых чушках. Была поставлена цель уменьшить размеры усадочных раковин, а также сопутствующих им усадочных трещин. Наличие данных
дефектов не только ухудшает внешний вид, что само по себе важно для потребителя, но и влияет на безопасность переработки продукции: в случае попадании в пустоты влаги у потребителя при переплавке может произойти выброс
металла. Целью работы является уменьшение размеров концентрированных
усадочных раковин, минимизация числа раковин, заканчивающихся пустотами
глубоко в теле чушки, устранение усадочных трещин на чушках. Работа выполнена на базе технологии и оборудования ИркАЗа при литье чушек 22,7 кг на
автоматической литейной линии “Бефеса”.
Несмотря на наличие водяного охлаждения изложниц на конвейере, конфигурация алюминиевых чушек весом 22,7 кг и их большой вес приводят к то73
му, что в их средней массивной части усадочные дефекты образуются более
интенсивно. Температура изложниц до заливки алюминия в среднем составляет
140–165 °С; после извлечения чушек – 160–175 °С, т.е. повышение температуры за один цикл литья небольшое - 20 °С благодаря интенсивному водяному
охлаждению. Использование газовой горелки для обогрева изложниц поднимает их температуру на 10–20 °С.
Локализация раковин на чушках в основном повторяется. Наиболее частый вариант – расположение раковины под носком литейного колеса с небольшим смещением в сторону истечения металла. Также встречается с частотой около 8 % распределённая по массивной части чушки “длинная” раковина.
Встречается и обратное расположение: наиболее глубокая часть раковины расположена на стороне, противоположной от заливки. Объём чушки под носочком колеса заполняется в последнюю очередь – металл затекает на место носочка, очевидно, это наиболее горячая порция металла. Кроме того, хоть и немного, но, литейное колесо успевает экранировать некоторое количество излучения с поверхности металла. Измерения показали, что разница в температурах
под носочком и с противоположной стороны в среднем около 0,5 °С.
Инверсия расположения раковины встречается на одних и тех же изложницах. В отдельных случаях это результат набела – потёков краски при окрашивании литейного колеса. Чаще всего это особенности самой изложницы (вариации толщины стенки и т.д.) Влияние начальной температуры изложницы на
величину раковины слабое. Температура литья наиболее явно влияет на величину раковин. При низкой температуре (680 – 685 °С) раковины становятся
значительно меньше, также уменьшается количество трещин. Однако, поддержание такой температуры в реальной технологии сложно и может привести к
замерзанию металла в литейном колесе.
В целом, обычные технологические параметры: скорость литья; температура металла при литье; температура изложниц либо не оказывают заметного
влияния на процесс, либо не могут быть сильно изменены в силу производственных факторов (автоматическая линия, необходимость поддержания высокой производительность литья и др.). Поэтому были исследованы альтернативные методы воздействия на формирование чушки. Установлено положительное
влияние модифицирования металла прутковой лигатурой Al–Ti–B за счёт более
объёмного характера затвердевания. При узком интервале затвердевания (алюминий А8 и А85) и интенсивном теплоотводе через изложницу, реализуется последовательный вариант затвердевания с концентрированной усадочной раковиной. Учитывая известное теоретическое положение [1], что концентрированная раковина не образуется при объёмном характере затвердевания, испытали
модифицирование прутковой лигатурой Al–Ti5–B1 (расход 1,4 кг/т). Модифицирование – наиболее мощный способ увеличения вклада объёмного затвердевания и снижения последовательного. Результат – небольшая гладкая усадочная
раковина без трещин. Однако метод достаточно затратный из-за использования
дорогостоящей лигатуры.
74
Другой известный способ увеличения числа центров кристаллизации –
суспензионное литьё (ввод микрохолодильников). В качестве источника микрохолодильников использовали катанку КАС из сплава АВЕ. Катанку вводили
с расходом 3,4 кг/т. На размеры раковин это не повлияло или почти не повлияло (эффект минимальный). При этом отмечено снижение температуры металла
на 2 °С (с 711 до 709 °С).
Было также исследовано влияние на усадку оксидных плён, образующихся на литниковой поверхности чушки при литье. Сделан вывод о сильном,
решающем влиянии оксидной плены на литниковой поверхности чушек на характер затвердевания металла. Это влияние основано на различии в физических
и механических свойствах оксидной плены и алюминия. Исходя из свойств оксидной плены, в настоящее время изучается механизм её влияния на усадочные
процессы и дефекты. В целом, полученные в работе данные позволяют усовершенствовать существующие технологические процессы, свести до минимума
выпуск дефектной продукции, и, как следствие, получить существенную экономию операционных затрат.
Список литературы
1. Голод В.М. Теория литейный процессов: учеб. пособие для вузов. Л.:
ЛПИ, 1983. 88 с.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ПЕЧИ КАК ВАЖНЫЙ ФАКТОР
ОПТИМАЛЬНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ КРЕМНИЯ ПРИ ПЛАВКЕ
Молявко А.А., Немчинова Н.В.
ИрГТУ, кафедра металлургии цветных металлов, e-mail:ninavn@istu.edu
Кремний нашел широкое применение в различных областях науки и промышленности, среди которых выделяют два наиболее важных сектора:
- химический сектор - производство силиконов, полупроводников для
солнечной энергетики;
- металлургический сектор - производство алюминиевых сплавов [1].
Кремний металлургических марок получают в руднотермических печах
(РТП) различного типа: РКО-16,5 КрБ, РКО -16,5 КрИ1, РКО-25 КрИ. Восстановление кремния из кремнеземсодержащего сырья происходит по суммарной
реакции
SiO2 + 2C = Si + 2CO.
Для получения кристаллического кремния используются плавильные печи. Независимо от назначения печи её конструкция и условия эксплуатации
должны обеспечивать [2]: достижение наибольшего теплового потока к поверхности материала и максимального его усвоения; высокую удельную производительность при соблюдении технологического режима; высокое качество целевого продукта при минимальных его потерях; минимальные удельные энергетические затраты на реализацию заданного процесса; механизацию операций и
автоматизацию процессов управления работой печи; низкие капитальные затраты на агрегат и вспомогательное оборудование; благоприятные санитарно75
гигиенические условия труда обслуживающего персонала и экологическую
безопасность при эксплуатации агрегата; безопасность и надёжность эксплуатации агрегата.
Извлечение кремния при оптимальном расходе сырьевых материалов во
многом определяется электрическими характеристиками РТП [3].
Основные параметры электрического режима для нормально работающих
печей представлены ниже.
РКО-25 КрИ1
- ступень напряжения
14-17;
- напряжение линейное
185-195 В;
- ток электрода
65-75 кА;
- мощность
18,5-21,5 МВт;
- напряжение токоподвода
10,3-10,7 кВ;
- ток высокого напряжения
783-883 А;
- Коэффициент мощности (cos) 0,80-0,84;
- Электрические режимы печей мощностью 22,5 МВА:
- ступень напряжения
6-7;
- напряжение линейное
172-180 В;
- ток электрода
53-57 кА;
- мощность
13,0-13,5 МВт;
- напряжение токоподвода
10,3-10,7 кВ;
- ток высокого напряжения
730-780 А;
- Электрические режимы печей мощностью 16,5 МВА:
- ступень напряжения
6-7;
- напряжение линейное
172-180 В;
- ток электрода
50-53 кА;
- мощность
12,1-12,6 МВт;
- напряжение токоподвода
10,3-10,7 кВ;
- ток высокого напряжения
530-580 А.
Объем выпускаемой продукции зависит от мощности РТП, что представлено на графической зависимости.
График зависимости
выпускаемого Si от мощности
РТП 16,5 МВА:
12.4
12.2
Мощность РТП-2
(МВт.)
12
11.8
Коэффициент мощности cos как электрическая характеристика РТП
определяет правильность выбора электрического режима работы печи (за счет
76
выбора печного трансформатора). Наши исследования направлены на оптимизацию электрического режима РТП с целью повышения извлечения кремния.
Работа проведена при поддержке НИР №7.1019.2011, выполняемой по
государственному заданию Министерства образования и науки в 2012г.
Список литературы
1. Катков О.М. Выплавка технического кремния: учеб. пособие. – 2-е изд.
Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 1999. 243 с.
2. Немчинова Н.В., Клёц В.Э. Кремний: свойства, получение, применение: учеб. пособие. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. – 272 с.
3. Гасик М.И., Гасик М.М. Электротермия кремния. – Днепропетровск:
Национальная металлуллиргческая академия Украины, 2011. – 487 с.
СЕКЦИЯ 3
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ, КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
АHАЛИЗ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ ПАРОСИЛОВЫХ УСТАНОВОК
Токарева Г.С., Большанин И.А., Хапусов В.Г.
Иркутский государственный технический университет кафедра “автоматизации
производственных процессов” e-mail: app@istu.edu
Целью работы является анализ и разработка математических моделей
временных рядов паросиловых установок.
Данные собранные в течение длительного времени наблюдений за нормальным ходом процесса производства пара (паровой котел КЕ-10-1,4ОB ),
были подвергнуты статистическому анализу.
В период пассивного эксперимента контролировались следующие технологические параметры: давление пара в барабане, уровень воды в барабане,
давление первичного воздуха, обороты питателя, температура пара после СУ,
давление питательной воды, расход пара, давление пара СУ, температура дымовых газов после ВП, температура питательной воды.
Испытания велись в течении в течение 300 часов с интервалом отсчета
1час.
Для описания временных рядов были использованы стохастические модели. Стохастические модели описывают процессы при неполной информации
о его механизме. Поэтому такие модели подгоняются эмпирически. Это означает, что число параметров модели и их значения оцениваются по экспериментальным данным. Этапы построения:
1.Предварительная идентификация. Выбирается полезный класс моделей.
2.Оценивание. Находятся точные оценки коэффициентов.
3.Диагностическая проверка. Выявляются возможные дефекты модели и
диагностируются их причины. Если обнаружится какое-либо несоответствие,
итеративные циклы идентификации, оценивания и диагностической проверки
повторяются до тех пор, пока не будет найдена подходящая модель
77
При построении стохастических моделей временных рядов были использованы методы корреляционного и регрессионного анализа.
В таблице 1 приведены разработанные стохастические модели исследуемых временных радов
Таблица 1
Модели временных рядов
Исследуемый временной
Модель временного ряда
ряд
Давление пара в
(1-0,87В – 0,13В 2 )Zt=at
барабане
Уровень воды в
Zt=at
барабане
Давление первичного
(1-0,73В – 0,28В 2 )Zt=at
воздуха
Обороты питателя
(1-0,406В)  Zt=at
Температура пара после
(1-0,99В) Zt=at
СУ
Давление питательной
(1-0,82В-0,172В 2 ) Zt=at
воды
Расход пара
(1+0,64В)Zt=(1+0,605В)at
Давление пара СУ
(1-0,34В)Zt=(1- 0,94В)at
Температура дымовых
(1+0,17В + 0,19В 2 )  Zt=at
газов после ВП
Температура
(1+0,082 В)  Zt=at
питательной воды
Модели могут быть использованы для краткосрочного прогноза и разработки динамических стохастических моделей паросиловых установок.
Список литературы
1. Хапусов В.Г. Моделирование систем: учеб. пособие. Иркутск: Издательство ИрГТУ, 2007. 151с.
2. Боровиков В.П., Ивченко Г.И. Прогнозирование в системе Statistica в
среде Windows. Основы теории и интенсивная практика на компьютере. М.:
Финансы и статистика, 2000. 384с.
3. Плетнев Г.П. Автоматизированное управление объектами тепловых
электростанций. М.:Энергоиздат.,1981. 367с.
ЗАДАЧА АВТОМАТИЗАЦИИ НА КОМБИНИРОВАННОЙ
УСТАНОВКЕ ПО ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ
Селянкин ст. гр. АТП-07, Салов В.М.
Иркутский государственный технический университет salov@istu.e
Значительная часть отечественных предприятий НПЗ отличается относительно невысоким и разнородным уровнем автоматизации. Зачастую, даже
внутри одного предприятия не всегда обоснованно внедрялись различные сред78
ства автоматизации, которые невозможно интегрировать в единую систему. В
течение последнего десятилетия на НПЗ реализованы проекты по автоматизации с использованием зарубежных средств, обеспечивающих более высокий
уровень автоматизации и управления. Однако на большей части объектов системы управления разрабатывались специалистами самих предприятий совместно с НИИ и проектными организациями, а затем реализовывались на основе индивидуальных проектов, что приводило к высоким эксплуатационным затратами.
На сегодняшний день практически все НПЗ входят в состав вертикальноинтегрированных нефтяных компаний, задачей которых является обеспечение
эффективного функционирования заводов. Разнообразие эксплуатируемых систем автоматизации затрудняет оперативное централизованное получение объективной информации подразделениями корпорации и лишает возможности
своевременного принятия управленческих решений.
Комбинированная установка первичной переработки и каталитического
крекинга ГК-3 входит в состав цеха №11 Ангарского нефтеперерабатывающего
завода. Мощность по перерабатываемой обессоленной нефти, составляет 4,185
млн. тонн в год (520,5 тонн/час), она предназначена для переработки обессоленной, обезвоженной нефти и нефтепродуктов, получаемых из нефти, с получением полуфабрикатов, сырья для других процессов.
В состав комбинированной установки ГК-3 входят следующие блоки:
атмосферная трубчатка первичной переработки нефти (АТ); вторичная перегонка бензина (ВПб); вакуумная перегонка мазута (ВПм); каталитический крекинг вакуумных дистиллятов, фракционирование газов и стабилизации бензина
(КК); защелачивание нефтепродуктов и котел-утилизатор - это довольно сложные для управления объекты. В этой связи автоматизация ГК-3 нефтеперерабатывающего завода играет ключевую роль, так как управление технологическим
процессом обеспечивает оптимизацию и безошибочную стабильную работу
всех объектов, входящих в ГК-3, при высоком качестве выпускаемой продукции.
Список литературы
1. Материалы преддипломной практики.
ИССЛЕДОВАНИЕ КАНАЛОВ СВЯЗИ УЧЕБНОГО СТЕНДА
«СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ»
Ершов П.Р., Ануров А.А., Дойников В.В.
Иркутский государственный технический университет
Кафедра «Автоматизация производственных процессов»
app@istu.edu
Основная задача лабораторного практикума по курсу «Автоматизации
технологических процессов» - подготовка студентов к практической деятельности - может быть успешно решена только в том случае, если условия работы на
лабораторных стендах будут максимально приближены к реальным промыш79
ленным условиям. Специализированная лаборатория кафедры АПП, оснащенная действующими системами, помогает студентам практически изучить
структуру различных систем автоматического регулирования, каналов передачи данных, познакомиться с их характеристиками и конструкцией
различных элементов, освоить технику обслуживания, а также установить
важнейшие факторы, влияющие на выбор структуры этих систем, типов
регуляторов и приобрести навыки в расчете их параметров настройки.
Исходя из выше сказанного, создание стенда по автоматическому регулированию давления и передачи данных по различным каналам связи, дает возможность решить следующие практические задачи:
1. приобретение студентами навыков работы с цифровыми и аналоговыми
приборами, применяющихся в лабораторных установках;
2. освоение методов повышения качества регулирования технологических
параметров путем усложнения законов регулирования и изменения структурных схем;
3. изучение различных каналов связи и факторов влияющих на качество
передачи данных.
Для исследования последних были созданы следующие каналы связи:
- Модемная связь GSM/GPRS по протоколу Modbus RTU;
- RS-485 по протоколу Modbus RTU;
- Оптоволоконная связь по интерфейсу Ethernet.
Для визуального контроля в качестве системы сбора информации использовалась SCADA Adastra TraceMode 6.06.
Измерения проводились в нормальных условиях, без нанесения возмущений в виде частотных глушителей.
Из графиков видно, что модемная связь по каналу GSM/GPRS подвергается большим задержкам. Качество связи удовлетворительное. На его работу
могут влиять:
- радио помехи;
- наличие железобетонных конструкций;
- качество передающих станций сотового оператора.
80
Рис.1. График полученных результатов снятых по каналам GSM/GPRS
модему, оптоволоконной связи и RS-485.
Канал связи «витая пара» по интерфейсу RS-485 по протоколу Modbus
RTU обладает отличным качеством обмена данных. Внешние помехи не оказывают сильного воздействия на канал измерения. На качество связи могут влиять:
- попадание влаги под изоляцию кабеля
- окисление контактной группы (муфт)
- электромагнитные помехи
- механическое повреждение кабеля
Оптоволоконный канал связи по интерфейсу Ethernet протокола Modbus
RTU через ПЛК 154 обладает отличным качеством обмена данных. Внешние
помехи не оказывают воздействия на канал измерения. На качество связи могут
влиять:
- затемнение оптоволокна
- механическое повреждение кабеля
- не соблюдение технологии спайки кабеля
Различие качества по оптоволоконной и проводной связи минимальны и
могут быть приравнены между собой.
Список литературы
1. Т.Я.Лазарева. Интегрированные системы проектирования и управления. Структура и состав./ISBN 5-94275-261-3/Учебное пособие. М.: «Машиностроение-1», 2006 г.
2. Современные технологии автоматизации./ М.: 2005-2008 г.г.
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РЕГУЛИРУЮЩИХ ОРГАНОВ
СТЕНДА «СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ»
Ершов П.Р., Мураев Н.О.
Иркутский государственный технический университет
81
Кафедра «Автоматизация производственных процессов»
app@istu.edu
Тематика лабораторных работ по курсу «Автоматизация технологических
процессов» должны определяться требованиями, предъявляемыми современной
промышленностью к инженерам по автоматизации производственных процессов.
В лабораторной практике в качестве объектов регулирования используются относительно несложные, но достаточно типичные физические системы:
каскады емкостей в различных вариантах, в которых регулируется уровень;
тепловые объекты с различным характером регулирующего воздействия; последовательно включенные емкости, в которых регулируется давление.
В 2010 году на кафедре «Автоматизация производственных процессов»
был сконструирован и изготовлен учебный стенд «Система регулирования давления».
Однако, при эксплуатации стенда были выявлены существенные недоработки. Анализ результатов работы стенда показал, что характеристики регулирующего органа имеют очень большой коэффициент усиления в узком диапазоне хода регулирующего органа. Это говорит о том, что необходимо уменьшить проходное сечение регулирующего органа.
Поскольку, наименьший диаметр условного прохода известных шаровых
вентилей находится в пределах 12-15 мм, было принято решение об изменении
пропускной способности вентиля за счет снижения площади его поперечного
сечения. Чертеж модернизированного регулирующего органа представлен на
рисунке 1. Следующее исследование стенда проводилось при уменьшенном
проходном сечение регулирующего органа. Высота щели прямоугольной
формы составила 2 мм по проходной плоскости.
Рис.2. Модернизированный регулирующий орган.
Снятие статических характеристик проводилось на 2-ом регулирующем
органе при различных углах открытия (закрытия) входного и выходного кранов. Наблюдения велись за изменением давления при определенном положении регулирующего органа.
82
Рис.2. Статическая характеристика модернизированного регулирующего
органа
Полученные результаты показывают, что изменение расходной характеристики регулирующего органа в меньшую сторону приводит к более плавному
изменению его статической характеристики.
Список литературы
1. Проектирование систем автоматизации технологических процессов:
справ.пособие/А.С.Клюев[и др.];под ред. А.С.Клюева.—3-еизд.стер.-М.: Альянс, 2008.-464 с.
КАЛИБРОВКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ (ИК) ДАВЛЕНИЯ
С.И. Половнева, О.В. Лазарева, Чан Зань Хыонг, М.С. Хороших.
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет,
664074. г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Калибровка ИК давления осуществлялась в нормальных условиях на базе универсальных метрологических стендов компании «ЭЛМЕТРО». Схема калибровки ИК давления представлена на рис 1.
ИП
ИД
Ви
Д
ЭР
КД
Рис. 2. Cхема калибровки ИК давления
ИД- источник давления; ИПД – измерительный преобразователь давления; КД – калибратор давления; ВиЭР - регистратор видеографический.
Результаты калибровки представлены в табл. 1.
Таблица 1 - Протокол наблюдений
№ Показания образцового каПоказания ИПД
Показания ВиЭР,
п.п. либратора давления, кПа
Метран 150, кПа
кПа
83
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10,07
9,57
10,04
49,99
50,00
50,02
99,99
100,01
99,99
9,58
9,08
9,55
49,50
49,51
49,52
99,49
99,51
99,49
9,57
9,07
9,54
49,50
49,50
49,52
99,51
99,52
99,51
Погрешность ИК для каждого i-го наблюдения в j-й исследуемой точке
определяется:
ji = Хji – Хgj, (1)
где Хji – i-е значение параметра из протокола экспериментальных исследований (измеренное значение в j-й исследуемой точке) в единицах измеряемой величины;
Хgj – действительное значение параметра в j-й точке, соответствующее задаваемому значению эталона;
i – номер наблюдения в j-й точке (i = 1, 2, 3);
Измерительный канал считается пригодным к применению по результатам
калибровки, если:
 условия эксплуатации ИК соответствуют условиям, указанным в
свидетельстве о метрологической аттестации;
во всех точках диапазона измерений ИК значения погрешностей, рассчитанные по формуле (1), удовлетворяют неравенству:
l < ji < h
Значение
входного
сигнала в
84
Значение выходного
сигнала (погрешность измерения) в
единицах измеряемой
величины
Заключение
о результате
калибровки
Специалист
по
калибровке
Дата
Условия
калибровки
Диапазон
измерений
Измеряемый
параметр
Адрес ИК
№ п.п.
ПРОТОКОЛ КАЛИБРОВКИ ИК ДАВЛЕНИЯ
Применяемые эталоны и вспомогательные СИ
Эталонный модуль давления (Тип Метран 518; Диапазон измерения 0-160
кПа; основная допускаемая погрешность±0,06% );
Калибратор давления (Тип Метран 517; Диапазон измерения 0-0,16 МПа;
основная допускаемая погрешность ±0,06%);
Измерительный преобразователь давления Метран 150 (Тип 150 ТС; Диапазон измерения 150 кПа; основная допускаемая погрешность ±0,5%);
Регистратор видеоргафический (Тип ВиЭР; Диапазон измерения 0-24 мА;
основная допускаемая погрешность 0,02 мА)
ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ КАЛИБРОВКИ
Единицах измеряемой
величины Хgj
Х j1 (j1)
Х j2 (j2)
Х j3 (j3)
6
33
66
10
50
100
0,77
0,77
0,76
0,76
0,77
0,77
0,78
0,77
0,76
Не годен
% диапазона
нормальные
150 кПа
давление
ИД- ИПДВиЭР
1
2
3
Список литературы
1. РД 153-34.0-11.205-98. Измерительные каналы информационноизмерительных систем. Организация и порядок проведения калибровки.
КАЛИБРОВКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ (ИК) ТЕМПЕРАТУРЫ
С.И. Половнева, О.В. Лазарева, Чан Зань Хыонг, М.С. Хороших.
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический
университет, 664074. г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Цель калибровки ИК – определение и подтверждение действительных
значений МХ и (или) пригодности к применению ИК, не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору. Калибровка ИК должна
проводиться комплектно (комплектный метод), в противном случае ее проводят
поэлементно. Под элементами ИК ИИС понимаются отдельные средства измерений (СИ) и другие технические средства, используемые в ИК ИИС. При комплектном методе экспериментальные работы состоят в определении значений
выходного сигнала ИК в каждой исследуемой точке диапазона измерений ИК и
контроле условий эксплуатации ИК.
Калибровка ИК температуры осуществлялась комплектным методом в
нормальных условиях на базе универсальных метрологических стендов компании «ЭЛМЕТРО».
Схема калибровки ИК температуры представлена на рис 1.
Э
Те
Ви
ИР
ЭР
85
ТС
Рис. 1. Cхема калибровки ИК температуры
Э – эталонный магазин сопротивлений; ТС – термометр сопротивления.
ТЕиР- измеритель-регулятор технологический; ВиЭР - регистратор видеографический.
Результаты калибровки представлены в табл. 1.
Таблица 1 - Протокол наблюдений
R, Ом(ГОСТ
Показания
Показания
№ п.п.
t, оС
о
6651-2009)
ТеиР, С
ВиЭР, оС
1
0
100
0,1
0,146
2
0
100
0,1
0,136
3
0
100
0,2
0,162
4
30
111,86
30,5
30,45
5
30
111,86
30,5
30,52
6
30
111,86
30,5
30,50
7
60
123,61
58,9
58,96
8
60
123,61
59,0
59,4
9
60
123,61
58,8
58,76
86
калибровке
Дата
Заключение о
результате
калибровкипо
Специалист
Условия
калибровки
Диапазон
измерений
Измеряемый
параметр
Адрес ИК
№ п.п.
ПРОТОКОЛ КАЛИБРОВКИ ИК ТЕМПЕРАТУРЫ КОМПЛЕКТНЫМ МЕТОДОМ
Магазин сопротивлений (Тип Р 33; Диапазон измерения 0-11111 Ом; основная допускаемая погрешность 0,05%);
Термометр сопротивлений ТС НСХ 100П (Тип Метран 286; Диапазон измерения 0÷ +200ºС; основная допускаемая погрешность ±0,4 ºС);
Измеритель-регулятор технологический (Тип ТЕиР; Диапазон измерения 200÷ +600ºС ; основная допускаемая погрешность 0,5+0,0008Т )
Регистратор видеографический (Тип ВиЭР; Диапазон измерения -199÷
+620ºС ; основная допускаемая погрешность 0,5+0,0008Т)
ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ КАЛИБРОВКИ
Значение Значение выходновходного
го сигнала (посигнала в грешность измерения) в единицах
измеряемой величины
0,194 0,185 0,283
0,703 0,754 0,653
1,13 0,96 1,37
Не годен
Х j3 (j3)
0
30
60
Х j2 (j2)
Единицах измеряемой
величины Хgj
0
15
30
Х j1 (j1)
% диапазона
нормальные
0-200 ºС
температура
ТС-ТеИРВиЭР
1
2
3
Список литературы
1. РД 153-34.0-11.205-98. Измерительные каналы информационноизмерительных систем. Организация и порядок проведения калибровки.
ОБУЧЕНИЕ КОНФИГУРИРОВАНИЮ РЕГИСТРАТОРА
ЭЛМЕТРО-ВИЭР-10,4 НА УЧЕБНОМ СТЕНДЕ ВТОРИЧНОЙ
ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ СУВФ
Иваненко Т., Мельник А.А., Баев А.В.
НИ Иркутский государственный технический университет,
Кафедра «Автоматизации производственных процессов»
664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: v32@istu.edu
Не все предприятия имеют возможность содержать учебные центры, в то
же время всем нужны квалифицированные специалисты. Предприятия стремятся к снижению затрат, поэтому подбирают кадры с наименьшим пробелом в
знаниях, которые быстрее и легче войдут в рабочий режим.
Чтобы повысить шансы для устройства на работу, молодому специалисту
необходимо закрепить полученные знания на практике путем проведения лабораторных работ.
Учебным заведениям необходима материально-техническая база для закрепления знаний по сбору информации и промышленным сетям. Для этих це87
лей разрабатываются учебные стенды, охватывающие по своей функциональности различные виды работ.
Рассмотрим стенд учебный вторичной функциональной аппаратуры
СУВФ, на котором можно проводить до 20 лабораторных работ. Одна и них –
обучение конфигурированию регистратора Элметро-ВиЭР-10,4 под различные
типы входных сигналов и разному отображению информации.
Регистратор Элметро-ВиЭР-10,4 предназначен для преобразования, регистрации и отображения по нескольким каналам сигналов силы и напряжения
постоянного тока, сопротивления, а также преобразования сигналов термопар,
термометров сопротивления и других первичных преобразователей в единицы
физических величин.
Изучив видеографический регистратор «Элметро-ВиЭР-10,4», можно выделить его основные функции:
1) регистрация и отображения по нескольким каналам сигналов силы и
напряжения постоянного тока, сопротивления;
2) преобразования сигналов термопар, термометров сопротивления и других первичных преобразователей в единицы физических величин.
Кроме того регистратор обеспечивает:
- архивирование результатов преобразования входных сигналов;
- представление результатов преобразования в цифровом виде, в виде
шкал, в виде графиков и отображение на графическом дисплее;
-отсутствие потери информации при неоднократном выключении/включении питания в произвольный момент времени во всем диапазоне
питающих напряжений.
Помимо этого регистратор обладает функциями сумматоров, счетчиков,
таймеров, что позволяет производить суммирование (интегрирование), производить подсчет количества событий, формировать временную последовательность действий.
Благодаря расширенным математическим и логическим возможностям,
могут выполнять функции схожие с возможностями промышленных контроллеров.
Также могут использоваться в качестве вычислителей расхода сред по
перепаду давления, корректоров газа. Перечень измеряемых сред: природный
газ, вода, воздух, перегретый пар, насыщенный пар.
Информация отображается на контрастный цветной дисплей на TFTматрице с широким углом обзора. Каналы произвольно группируются по 4
страницам. Возможно оперативное переключение страниц. Визуализация данных возможна в виде трендов, шкал, числовых значении.
В состав регистратора входят внешние интерфейсы: RS-485, CAN 2.0,
Ethernet и USB. Интерфейсы предназначены для связи с другими устройствами
и персональным компьютером, для конфигурирования и сохранения архивов.
Для удобства проведения анализа протекания процесса имеется возможность сохранения архива на ПК. Просмотр архива осуществляется программой
«RView».
88
Регистраторы предназначены для применения практически во всех отраслях промышленности, в том числе для ответственных и опасных производств:
- Металлургия – многоканальные исполнения (контроль большого количества параметров), вандалоусточивая конструкция (лицевая панель защищена
закаленным стеклом 5мм);
- Энергетика и Машиностроение – одно и двух канальные исполнения
(установка на оперативный контур, прокатные линии и прочее);
- Нефтяные, Химические и Газовые производства – взрывозащищенное
исполнение.
Регистратор Элметро-ВиЭР-10,4 повышает безотказность производств и
улучшает комфортность работы операторов за счет новых потребительских
свойств и высококачественного представления информации.
В процессе проведения лабораторных работ стенд позволяет повысить
усвоение теоретических знаний студентов. Специалист со знаниями, усвоенными на практических занятиях, выполняемых на подобных стендах, имеет
больше шансов при устройстве на работу, нежели специалист только с теорией.
Список литературы
1. «Стенд учебный для исследования работы полевой автоматики и функциональной аппаратуры СУВФ-001», руководство по эксплуатации, ООО «ЭлМетро-Инжиниринг», Челябинск.
2. «Регистраторы видеографические Элметро-ВиЭР», руководство по
эксплуатации, ООО «ЭлМетро-Инжиниринг», Челябинск.
О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО
СИНТЕЗА НЕПРЕРЫВНЫХ СИСТЕМ К ЦИФРОВЫМ
Панкратова Д.С., Баев А.В.
Иркутский государственный технический университет,
кафедра автоматизации производственных процессов
664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail:app@istu.edu
Под параметрическим синтезом понимается синтез алгоритма управления
и расчет параметров настройки идеального регулятора, обеспечивающих заданное качество регулирования. Однако проблема синтеза алгоритма управления
фактически исчезла, так как большинство производителей микропроцессорной
техники закладывают в контроллер типовой ПИД-закон регулирования и его
частные случаи (П- и ПИ-алгоритмы). Выбор закона регулирования осуществляется на основании требуемых показателей качества и для одноконтурных систем.
В настоящее время системы автоматического регулирования чаще всего
строятся на базе цифровых управляющих устройств. Существенной особенностью таких систем является дискретный характер сигналов, т.е. квантованный
89
по уровню и по времени. Дискретизацией по уровню при больших разрядных
сетках в современных вычислительных устройствах можно пренебречь, тогда
для анализа систем можно использовать теорию импульсных систем.
Ввиду определенной сложности расчетов параметров дискретных систем
предпринята попытка применить методы параметрического синтеза непрерывных систем к цифровым. Были рассмотрены инженерный метод (по таблицам,
по номограммам) [1, 2], метод корневого показателя колебательности [3], метод
частотного показателя колебательности [3]. Исследования проводились с объектами с различными отношениями времени запаздывания к к постоянной времени объекта  Tоб и периода дискретизации по времени ко времени изодрома
Tц Tu .
В качестве примера выбираем объект, динамика которого описывается
передаточной функцией:
1
W ( p) 
 e10 p
342  p2  153  p  10
При аппроксимации объекта апериодическим звеном и звеном транспортного запаздывания получили:   12.5 , a T  14.3 с. На основании этих
данных определены параметры настройки непрерывного ПИ-регулятора [1], затем на модели провели исследование поведение системы с цифровым регулятором.
kоб  kp  0.6 Tоб 
Tu  
Tu  12.5
Откуда kp  6.864
Исследование систем автоматического регулирования проводим в среде
Matlab+Simulink.
Электрический исполнительный механизм в непрерывной системе используется для формирования закона регулирования, а в цифровой он является
самостоятельным элементом. Поэтому исследования для сравнимости результатов проводятся с пневматическим ИМ, который может быть аппроксимирован усилительным звеном.
Метод расчета
kp
kp Tu
Tu
Инженерный
σ= 20%
6.864
0.549
12.5
По корневому показателю m=0.4768
6.684
0.593
11.3
По частотному показателю M=1.2871
7.55
0.576
13.1
90
Анализ графиков показывает, что независимо от метода расчета настроечных параметров регулятора имеется область изменения периода дискретизации, в которой поведение системы с цифровым регулятором мало отличается от
поведения непрерывной системы. Так, в рассматриваемом случае величина периода дискретизации в пределах [0,1… 2] не оказывает существенного влияния
на характер и количественные оценки переходных процессов в цифровых системах при применении методик расчетов непрерывных систем.
Список литературы
1. Копелович А.П. Инженерные методы расчета при выборе автоматических регуляторов. – М.: Металлургиздат, 1960.
2. Штейнберг Ш.Е., Хвилевицкий Л.О., Ястребенецкий М.А. Промышленные автоматические регуляторы. Под ред. Е.П.Стефани.М.: «Энергия»,
1973.
3. Ротач В.Я. Теория автоматического управления: Учебник для вузов. –
3-е изд., стереот. – М.: Издательство МЭИ, 2005.
ПОСТРОЕНИЕ СТОХАСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ВРЕМЕННЫХ
РЯДОВ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НА ИХ ОСНОВЕ
Борисова Е. А., Баймашев Д. Е., Мельник А. А.
НИ Иркутский государственный технический университет,
Кафедра «Автоматизации производственных процессов»
664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: v32@istu.edu
По принципу построения модели делят на детерминированные и стохастические. Стохастическая модель - такая математическая модель, в которой
91
параметры, условия функционирования и характеристики состояния моделируемого объекта представлены случайными величинами и связаны стохастическими (т. е. случайными, нерегулярными) зависимостями, либо исходная информация также представлена случайными величинами. Стохастические модели могут быть стационарными и нестационарными.
Стационарные модели могут быть описаны следующими видами:
1) Модель линейного фильтра. Последовательность случайных величин at,
at-1, at-2, … представляет собой белый шум. Предполагается, что белый
шум аt можно трансформировать в процесс Zt при помощи линейного
фильтра. Операция линейной фильтрации заключается в вычислении
временной суммы предыдущих наблюдений
Zt = µ+at – ψ1at-1 - …=µ+ψ(B)at,
где В – оператор сдвига на один шаг назад, µ - параметр, характеризующий
средний уровень процесса, ψ(В) = 1 – ψ1В – ψ2В2 - … линейный оператор преобразующий аt в Zt.
Когда последовательность ψ1, ψ2… сходится, фильтр устойчивый, а временной ряд Zt стационарен.
2) Модель скользящего среднего. В данном случае Žt линейно зависит от
конечного числа q, предыдущих импульсов аt, т.е.
Žt =at – θ1at-1 – θ2at-2 - … - θqat-q
3) Модель авторегрессии. В авторегрессионной модели порядка p любое текущее значение процесса yt выражается как конечная линейная совокупность p предыдущих значений процесса и импульса at (уровни ряда регрессируют на своих предыдущих значениях):
Žt = φ 1 Žt-1 + φ 2 Žt-2 + ... + φ p Žt-p + at
где Žt = Zt - µ
Процесс Žt стационарен, если все корни полинома
φ (B) = 1 - φ1 B - φ 2 B2 - ... - φ p Bp ,
где В - оператор сдвига назад, лежат внутри единичного круга |y| < 1. При
слабых дополнительных предположениях стационарный процесс удовлетворяет
уравнению авторегрессии бесконечного порядка, с достаточно быстро убывающими коэффициентами.
4) Смешанные модели авторегрессии и скользящего среднего
Žt = φ 1 Žt-1 + φ 2 Žt-2 + ... + φ p Žt-p + at - θ1at-1 – θ2at-2 - … - θqat-q
В качестве примера рассмотрим временной ряд, определяющий расход
пара, производимый паросиловой установкой ДЕ-25-14, а также спрогнозируем
поведение временного ряда. Используя программу STATISTICA , получены автокорреляционная функция и частная автокорреляционная функция, с помощью них определен класс модели – авторегрессия первого порядка:
(1- ф B) Zt = at , где ф– параметр авторегрессии
Результаты оценивания:
92
Рис.1 Таблица параметров
На основании рассчитанного параметра получаем следующую модель
временного ряда: (1- 0,999 B) Zt = at Для определения значимости параметра
авторегрессии воспользуемся критерием Стьюдента. Сравним расчетный критерий t=249,3 с табличным tтаб.=1,96. Поскольку t> tтаб, то параметр значим.
Чтобы выполнить проверку модели на адекватность необходимо статистику Q сравнить с распределением χ2 и если Q<χ2, то модель адекватна.
На основании автокорреляционная функция остатков Q=10.31, а χ2 = 23.7,
поскольку Q<χ2, то модель адекватна.
Рис. 2 Таблица прогноза временного ряда
Список литературы
1. Хапусов В. Г. Моделирование систем: учеб. пособие. Иркутск: Изд-во
ИрГТУ, 2010. 88 с.
2. Боровиков В. П., Ивченко Г. И. Прогнозирование в системе Statistica в
среде Windows. Основы теории и интенсивная практика на компьютере. М.:
Финансы и статистика, 2000. 384 с.
ЦИАНИРОВАНИЕ КАК ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ
ПРОЦЕСС РАСТВОРЕНИЯ ЗОЛОТА
Пелих В.В. аспирант кафедры АПП Салов В. М
Иркутский государственный технический университет
Золото - весьма редкий элемент, его кларк составляет 5-10-7%, т. е. 5 мг/т,
что в 20 раз меньше кларка серебра и в 200 раз — кларка-ртути.
93
Существует множество разнообразных методов переработки и обогащения золотой руды и россыпей, это гравитационные методы; флотационные методы; химические методы обогащения.
При всём разнообразии технологий цианирования золота суть и фундаментальные основы процесса не менялись. При цианировании золото окисляется кислородом воздуха до Ме(+1) и переходит в раствор в виде комплексных
анионов [Me(CN)2]-. В общем виде химизм процесса описывается двумя последовательно протекающими реакциями:
2Ме + 4CN- + 02 + 2Н20 = 2[Ме(CN)2r + 20Н- + Н202;
(1)
2Ме + Н202 + 4CN = 2 [Me(CN)2] + 20Н .
(2)
Для золота степень развития реакции (2) невелика, и химизм процесса достаточно точно соответствует реакции (1), т. е.:
2Аu + 4CN- + 02 += 2 [Au (CN)2]- + 20Н- + Н202.
Этот процесс можно рассматривать как электрохимический, а значит он
будет подчиняется общим закономерностям электрохимической коррозии металлов. В этой связи растворение золота в цианистых растворах можно рассматривать как результат действия короткозамкнутого гальванического элемента, одним из электродов которого является частица золота, а другим электропроводный минерал, в который эта частица вкраплена.
Основное отличие электрохимического механизма от чисто химического
состоит в том, что общая реакция взаимодействия металла с реагентами при
электрохимической коррозии разделяется на два в значительной мере самостоятельных процесса:
1) анодный процесс — переход металла в виде ионов в раствор с освобождением эквивалентного количества электронов;
2) катодный процесс — ассимиляция появившихся избыточных электронов каким-либо деполяризатором (в нашем случае — кислородом).
Возможность такого разделения обусловлена общей электронной проводимостью металла и ионной проводимостью раствора, что позволяет анодным
и катодным процессам протекать территориально раздельно — на различных
участках поверхности.
Исследования, проведенные авторами /2/, показывают, что на скорость
перехода золота в раствор оказывают ряд факторов: концентрация цианида,
концентрация кислорода, рН цианистых растворов и пульп, плотность пульпы
(ж : т), гидродинамика, различные примеси в растворе, состояние поверхности
золота, ассоциация золота с различными минералами, контакт золота с металлическими конструкциями, форма и состав рудного золота. Поэтому эффективность ведения процесса цианирования требует новых научных знаний в области
электрохимического растворения золота, требуются современные системы
контроля и управления, обеспечивающие максимальную скорость перехода золота в раствор.
Список литературы
1. Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В. Металлургия благородных металлов.
94
2. Абрамов А.А. Переработка, обогащение и комплексное использование
твёрдых полезных ископаемых, Том 1,2. М.: Москва: 2004, 470с.
ЦИАНИРОВАНИЕ МЕДИСТЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД
Макаров А.А аспирант кафедры АПП Салов В. М
Иркутский государственный технический университет salov@istu.e
Исследованиями извлечения золота из упорных золотосодержащих руд
занимались, начиная с 30-х годов прошлого века. Особенно актуальной эта
проблема стала в последние два десятилетия, когда в золотодобывающей промышленности появилась тенденция уменьшения доли золота, извлекаемого из
простых в технологическом отношении руд
Поскольку метод цианирования для технологии извлечения золота является базовым переделом, то золотые руды или концентраты, которые по тем
или иным причинам трудно поддаются обработке цианированием, относят к категории упорных.
В настоящее время распространенным типом золотосодержащих руд являются медистые руды. Присутствие минералов меди сильно осложняет процесс цианирования в результате активного взаимодействия медных минералов с
цианидом, за счёт образования комплексных цианистых соединений меди. В
этой связи наличие в руде даже относительно небольшого количества меди
может вызвать столь большой расход цианида, что применение обычного процесса цианирования становится нерентабельным.
Трудности переработки медистых руд не ограничиваются только высоким расходом цианида. Присутствие в рабочих растворах комплексных цианистых анионов меди сопровождается заметным уменьшением скорости растворения золота и снижает показатели извлечения золота на сорбенты в сорбционном процессе. Вредное влияние меди на растворение золота объясняется не
только понижением концентрации свободного цианида, но и образованием на
поверхности благородных металлов пленок меди, замедляющих процесс растворения.
В этой связи, когда содержание меди в руде невелико и стоимость извлекаемой меди не компенсирует дополнительных затрат на ее извлечение, прибегают к извлечению только золота. Один из таких способов, состоит в цианировании медистых золотосодержащих руд растворами с относительно низкой
концентрацией цианида (0,01-0,02%). Этот способ основан на резком уменьшении скорости взаимодействия медных минералов с цианистыми растворами и
понижением концентрации цианида. Основная масса меди остается при этом в
хвостах цианирования.
При выборе технологической схемы переработки медистой золотосодержащей руды следует учитывать экономические показатели, предусматривающие извлечение золота, так как в определенных случаях попутное извлечение
меди может представлять практический интерес.
95
Более сложной задачей является переработка окисленных или смешанных
окислено-сульфидных медистых руд, так как в этих рудах медь полностью или
частично находится в виде окисленных минералов (малахит, азурит, хризоколла
и др.).
Список литературы
1. Барченков В.В., Технология гидрометаллургической переработки золотосодержащих флотоконцентратов с приминением активных углей. Чита,
2004г.
СЕКЦИЯ 4
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ХИМИИ И
ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
АДСОРБЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ТАЛЬКА,
МОДИФИЦИРОВАННОГО N-ЦЕТИЛПИРИДИНИЙ ХЛОРИДОМ
Яковлева А.А., Чыонг Суан Нам, Ле Мань Линь
Иркутский государственный технический университет,
кафедра химии и пищевой технологии им. проф. В.В. Тутуриной,
664074, 83, ул. Лермонтова, Иркутск
е-mail: ayakov@istu.edu
Потребность талька в бумажной промышленности свидетельствует, что
он действительно является экономически и экологически престижным адсорбентом благодаря своим уникальным гидрофильно-гидрофобным свойствам.
Однако недостатком талька как адсорбента считается низкая устойчивость его
адсорбционного слоя на поверхности липких загрязнений, особенно при интенсивном механическом воздействии при транспортировке и размоле, провоцирующая повторную агломерацию липких загрязнений [1]. Это связано со слабой связью талька с анионными частицами смолы. Поэтому бумажная промышленность
нуждается в эффективных методах модифицирования поверхности талька для повышения его адсорбционной способности к смоле. Для решения этой задачи оказываются пригодными катионными поверхностноактивными веществами (КПАВ).
Сущность модифицирования состоит в том, что обработка КПАВ обеспечивает поверхность талька положительным зарядом, на которой адсорбируются
частицы смолы с отрицательным зарядом за счет электростатической силы притяжения (рис. 1) [2].
96
Рис. 1. Схема адсорбции канифоли на тальке,
модифицированном катионным ПАВ [2]
В данной работе в качестве КПАВ использовали N-цетилпиридиний хлорид. Для количественной оценки поглотительной способности талька в качестве дисперсной системы был выбран золь канифоли, моделирующий анионные частицы смолы.
Канифоль - хрупкая, стеклообразная, прозрачная смола от светло-желтого
до темно-коричневого цвета. Это твердая составная часть смолистых веществ
хвойных пород деревьев, остающаяся после отгонки из них летучих веществ
(скипидара). Канифоль содержит 60-92% смоляных кислот в основном абиетиновую кислоту (рис. 2), 8-20% нейтральных веществ (сескви-, ди- и тритерпеноиды), 0,5-12% насыщенных и ненасыщенных жирных кислот.
H
COOH
Рис. 2. Структурная формула абиетиновой кислоты С19Н29СООН
Методика приготовления исходных золей канифоли и также методика
проведения адсорбции смолы на тальке были представлены в работе [3]. На
рис. 3 представлены величины адсорбции золи канифоли на исходном и модифицированном тальке.
модифицированный тальк
исходный тальк
А, мг/г
250
200
150
100
50
С, г/л
0
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Рис. 3. Изотермы адсорбции золи канифоли на исходном и модифицированном тальке
97
Из рис. 3 видно, что модифицирование поверхности талька КПАВ приводит к существенному увеличению адсорбционной способности исходного талька. Величина адсорбции канифоли на модифицированном тальке линейно и неограниченно увеличивается, в то время как, адсорбционная способность исходного талька характеризуется предельной величиной, составляющей 65±2 мг/г.
Это значит, что N-цетилпиридиний хлорид является подходящим ПАВ, пригодным для обработки талька.
Список литературы
1. Пузырев С.С., Тюрин Е.Т., Ковалева О.П. Методы устранения липких
загрязнений. // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2006. № 9. С. 66-70.
2. Takanori Miyanishi, Yasuyuki Kamijo, Hiroshi Ono. Adsorption of anionic
dissolved and colloidal substances onto calcium carbonate fillers. // Tappi journal.
2000. V 83, N7. С. 1-7.
3. Яковлева А.А., Чыонг С.Н. Изучение адсорбционной способности исходного и модифицированного талька к канифоли. // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2011. № 1. С. 76-81.
АЛГОРИТМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНОГО И ТЕПЛОВОГО
РАСЧЕТов КОЖУХОТРУБЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА
Янчуковская Е.В.1, Гунич С.В.2, Днепровская Н.И.1
1 - НИ Иркутский государственный технический университет
Кафедра химической технологии
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова,83, e-mail: lenyan@istu.edu
2 - РХТУ имени Д.И. Менделеева
Кафедра технологии защиты биосферы
125047 г. Москва, Миусская площадь,9 (1-я Миусская ул., д. 3)
e-mail: technoplusproject@yandex.ru
Математическое моделирование теплообменных аппаратов основывается
на известных методах расчетов тепловых процессов. В литературе широко распространены методы расчета теплообменников, основанные на применении
стандартизованных типоразмеров аппаратов, серийно выпускавшихся отечественной промышленностью. Однако развитие рынка оборудования нефтегазопереработки и химической промышленности приводит к необходимости проектировать и моделировать нестандартные аппараты. При этом справочные данные, необходимые для расчетов, зачастую отсутствуют.
Кроме того, в известных методах расчета теплообменного оборудования
используются последовательные приближения при вычислении коэффициентов
теплопередачи и поверхности теплообмена. Данный прием вызывает значительные трудности при проектировании сложных химико-технологических систем и процессов, когда требуется сравнение более трех различных вариантов
аппаратурного оформления по выбранному критерию оптимальности. В связи с
этим значительную актуальность приобретают усовершенствованные алгоритмы проектных и поверочных расчетов оборудования с использованием базы
98
данных (массива значений), например, ряда стандартных диаметров и длин
теплообменных труб.
1. Ввод заданных параметров. Первым этапом моделирования является
ввод исходных данных: расход охлаждаемого теплоносителя G1 , начальная t1н
и конечная t1к температуры охлаждаемого теплоносителя, начальная t2н и конечная t2к температуры охлаждающего теплоносителя, свойства материала
труб (плотность материала  ст , толщина стенок труб  ст , коэффициент теплопроводности ст , абсолютная шероховатость стенок труб ст ), термические
сопротивления загрязнений стенок труб со стороны охлаждаемого теплоносителя r1 , со стороны охлаждающего теплоносителя r2 .
2. Определение физических свойств теплоносителей. На втором этапе моделирования рассчитываются средние температуры теплоносителей:
tср1   t1н  t1к  / 2 ; tср 2   t2 н  t2 к  / 2 .
На основе соответствующих средних температур методом интерполяции
вычисляют физические свойства теплоносителей:
— охлаждаемого теплоносителя: плотность 1 , динамическая вязкость
1 , удельная массовая теплоемкость с1 , коэффициент теплопроводности 1 ,
критерий Прандтля Pr1  c1  1 / 1 ;
— охлаждающего теплоносителя: плотность  2 , вязкость  2 , удельная
массовая теплоемкость с2 , коэффициент теплопроводности 2 , критерий
Прандтля Pr2  c2  2 / 2 .
3. Конструктивный расчет теплообменника. Цель данного этапа - определение номинальной поверхности теплообмена, общего числа труб и сегментных
перегородок в аппарате на основе заданных параметров труб (сортамента).
Предполагается конструкция трубчатки аппарата согласно ГОСТ [1, 3] из сортамента труб, заданных в исходных данных и обладающих длиной 1; 2; 3; 4; 6;
9 м. Трубная доска аппарата помещается в стальной кожух, диаметр которого
может быть равным 0,133; 0,159; 0,168; 0,219; 0,273; 0,325; 0,377; 0,426; 0,48;
0,53; 0,63; 0,72; 0,82; 0,92; 1,02; 1,12; 1,22; 1,32; 1,42 м. Режим движения теплоносителей может регулироваться числом ходов по трубам, которое также стандартизовано (одно-, двух-, 4-, 6-ходовые теплообменники; предпочтительным
является четное число ходов), и количеством сегментных поперечных перегородок в межтрубном пространстве.
Таблица 1 - Исходные данные
D3 ( j )  1,...,n 
0,159 0,273 0,325
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
3
L1( i )  1,...,m 
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6
6
6
6
6
6
6
9
9
9
9
9
9
9
9
99
В данной модели используются циклические вычисления с вложенным
циклом, выводом конечных результатов в виде двумерного массива, поиском
оптимальных параметров в полученном массиве. Вначале следует ввести двумерный массив исходных данных, аналогичный таблице 1.
В строках массива содержатся величины внутренних диаметров кожуха
аппарата D3 ( j )  1,...,n  из указанных ранее значений. В первом приближении
принимаем минимальный диаметр кожуха D3 = 0,159 м. В столбцах массива
содержатся величины длин трубчаток L1( i )  1,...,m  из рекомендованных ранее значений. Первым приближением также будет минимальная длина трубы
L1 = 1 м. Тогда номинальная поверхность теплообмена F1 , рассчитанная по
внутреннему диаметру труб, определяется решением системы уравнений:
1) d 2  d1  2   ст — наружный диаметр теплообменных труб;
2) t  1,2  d 2  0,002 — шаг труб по их центрам поперечного сечения;
2
/ 4  0,866  t 2 — ориентировочное число труб в плане
3) n  0,8    Dок
трубной решетки, где Dок  D3  d 2  2  m ;
4) F1  3,14  d1  n  L1 — номинальная поверхность теплообмена.
Далее определяют число и конструктивные характеристики поперечных перегородок в межтрубном пространстве:
1) b  0,25  D3 — высота сегментного выреза в перегородке;
2) минимальное расстояние между перегородками L2  D3 при D3 < 0,8
d2
1

b
t
м, при D3 > 0,8 м L2 
, где  
;
2
1,415 
d
 
1  0 ,9   2 
 t 
3) x  L1 / L2 — число сегментных перегородок;
4) S1  D3  L2  1  d2  / t — площадь поперечного сечения между двумя
соседними перегородками;
5) S 3  S1  S 2 — средняя площадь сечения потока в межтрубном про3,14 2  1
1 

b 
 D3  
 sin
странстве, где S 2 
 ;
 , 1  2 arccos 1  2 
2
2  3,14 
D
 360
3

n 1
 0 ,25 — число рядов труб, омываемых теплоносителем в
3
межтрубном пространстве;
7) М  3,14  d1  L1  n   cт  ст  15,7  F1 (кг) — масса основных теплообменных устройств.
4. Тепловой расчет теплообменника. Данный этап сводится к расчету тепловой нагрузки, среднего температурного напора, коэффициентов теплоотдачи
и теплопередачи, требуемой поверхности теплообмена для заданных параметров [2]. Режим движения теплоносителя в трубах зависит от числа труб А , при-
6) С 
100
ходящегося на один ход теплообменника. Задают возможные числа ходов аппарата при текущих значениях D3 , L1 , G1 :
Z1 = 1; Z 2 = 2; Z 3 = 4; Z 4 = 6
При этих значениях число труб на один ход соответственно будет:
n
n
n
n
, А3 
, А4 
А1  , А2 
Z1
Z2
Z3
Z4
Данную операцию следует выполнить в виде циклического вычисления с
целью проверки и вывода значений А , соответствующих условию Аi > 40, так
как во многих случаях (особенно при малых диаметрах кожуха) создание числа
ходов, которое приводит к А < 40, невозможно.
Другим условием, определяющим оптимальное число ходов в аппарате,
является максимально развитое движение теплоносителей, приводящее к повышению эффективности теплопередачи. Для этого рассчитывают критерии
Рейнольдса, характеризующие режим движения теплоносителя в трубах при тех
значениях А, которые удовлетворяют условию Аi > 40:
4  G1
Re1( 1 ) 
;
3,14  d1  A1  1
4  G1
Re1( 2 ) 
;
3,14  d1  A2  1
4  G1
Re1( 3 ) 
;
3,14  d1  A3  1
4  G1
Re1( 4 ) 
.
3,14  d1  A4  1
В результате поиска максимального элемента Re1( i ) (max) определяются
соответствующие ему величины Re1 , Z i и Ai , которые присваиваются оптимальным значениям и используются в последующих расчетах - вычислениях
коэффициента теплопередачи K и требуемой поверхности теплопередачи:
F2  Q / tcp  K .


Далее осуществляется проверка достаточного запаса поверхности теплообмена. Если выполняется условие F   F1  F2  / F1  0 ,1 , то расчеты продолжают. Невыполнение данного условия свидетельствует о нехватке номинальной поверхности теплообмена аппарата относительно расчетной требуемой при
заданном диаметре и длине кожуха. В связи с этим следует увеличить длину
труб (перейти к следующему элементу массива L1( i  1 ) ) и произвести повторные вычисления, начиная с этапа конструктивного расчета.
Если достигнуто предельное значение стандартной длины труб, а соблюдение необходимого запаса поверхности не выполняется, нужно перейти к следующему (большему) элементу массива значений диаметра кожуха D3 ( j  1 ) .
101
При этом в качестве первого приближения снова используют минимальное значение длины труб (начальный элемент массива значений L1 ( i ) ).
Список литературы
1. Гунич С.В. Моделирование и расчет на ЭВМ химико-технологических
процессов: учеб. пособие / С.В. Гунич, Е.В. Янчуковская. — 2 части. — Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. — 216 с.
2. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: учеб.
Для хим.-технол. Специальностей вузов: Ч. 1/ Ю.И. Дытнерский. — М.: Химия,
2002. — 399 с.
3. Ульянов Б.А. Процессы и аппараты химической технологии: учеб. пособие / Б.А. Ульянов, В.Я. Бадеников, В.Г. Ликучев. — Ангарск: Изд-во
АГТА, 2006. — 743 с.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 1-ГЕРМАТРАНОЛА И 1-ЭТОКСИСИЛАТРАНА С
ДИКАРБОНОВЫМИ КИСЛОТАМИ И ОКСИКИСЛОТАМИ
Ле Ньят Тхюи Занг1, Барышок В.П1., Воронков М.Г. 2
1
Иркутский государственный технический университет, Иркутск, Россия
2
Иркутский институт химии Сибирского отделения РАН, Иркутск, Россия
e-mail: baryshok@istu.edu
1-Замещённые силатраны и герматраны обладают широким спектром
биологической активности[1, 2]. Недавно показано, что 1-герматранол, в отличие от 1-силатранола, реагирует с галогенидами аммония, гладко образуя соответствующие 1-галогенгерматраны [3].
Нами исследованы реакции гидрата 1-гидрогерматрана и 1этоксисилатрана с малоновой (I), янтарной (II) , яблочной (III) и молочной кислотой (IV) в среде ксилола и изоамилового спирта. Взаимодействие гидрата 1герматранола с дикарбоновыми кислотами (II-{IV) в мольном соотношении 2:1
приводит к соответствующим дигерматранилзамещённым этих органических
кислот:
102
H2
C
O
H 2C
2
N
Ge
H 2C
H 2C
OH 2
H
O
+
H
O
CH2CHX
O
C
C
O
O
H
O
C
H2
O
X=H (II), X=OH (III)
C
H2
H2
C
H2
C
O
O
CH 2
H 2C
N
Ge
H 2C
- 4 H2O
C
O
CH2CHX
C
O
C
H2
H 2C
O
O
N
Ge
CH 2
O
O
C
H2
CH 2
O
O
C
H2
C
H2
Гидроксильная группа в (III) оказалась менее реакционноспособной. Однако -оксикислота (IV) в реакции с 1-герматранолгидратом гладко образует в
этих же условиях соответствующий дигерматраниллактат:
H2
C
H2
C
O
N
Ge
H 2C
H 2C
O
CH3
H 2C
O
C
CH
O
C
H2
N
Ge
O
CH 2
O
C
H2
O
O
CH 2
CH 2
O
C
H2
C
H2
Полученные дигерматранилпроизводные биогенных кислот (II-IV) представляют собой высокоплавкие вещества, нерастворимые в неполярных растворителях, мало растворимые в хлороформе, растворимые в ацетонитриле. Их состав и структура подтверждены методами ЯМР 1H, 13C и 29Si, ИК- спектроскопии и элементным анализом.
В противоположность (II-IV) малоновая кислота (I) в аналогичных условиях не вступает в реакцию с гидратом герматранола.
1-Этоксисилатран реагирует с биогенными кислотами (II-IV) с разрывом
связей Si-O циклического остова, приводя к гигроскопическим и гидролитически нестабильным соединениям неустановленной структуры.
Список литературы
1. М.Г.Воронков, В.П. Барышок. Силатраны в медицине и сельском
хозяйстве. Новосибирск: изд-во СО РАН, 2005. 258 С.
103
2. E. Lukevics, L. Ignatovich. Biological Activity of Organosilcon Compounds. In Metallotherapeutic Drugs and Metal-based Diagnostic Agents. The Use of
Metals in Medicine. Ed. M.Gielen, E.R.T.Tiekink, John Wiley & Sons, Ltd., 2005.
3. М.Г. Воронков, Т.А. Кочина, Д.В. Вражнов, Г.С. Самохин, А.И.
Албанов, Т.Н. Аксаментова, Л.В. Клыба, Н.Н. Чипанина. ЖОХ, 2008, 12, 19941998.
ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРОВ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ СИСТЕМЫ ДЛЯ
ЗАДАННОГО СУММАРНОГО ОБЪЁМА
Кудрявцева. Е.В к.х.н., доц. НИ ИрГТУ
Помазкина О.И. аспирант НИ ИрГТУ
ИрГТУ кафедра химии и пищевой технологии
Известно, что поверхность тела пропорциональна квадрату линейного
размера, а его объем – кубу линейного размера. Поэтому в процессах тонкого
измельчения суммарный объем тела сокращается медленнее, чем поверхность.
Иначе говоря, система, состоящая из тонко измельченных частиц, размеры
которых приближены к нано области, имеет значительно большую величину
поверхности. Для таких частиц возрастает доля молекул, атомов или ионов,
расположенных на поверхности, поэтому они легче «уходят» в окружающую
среду. Иначе говоря, появление частиц околозародышевых размеров требует
некоторого пересыщения системы: перегрева, переохлаждения, пересыщения
для растворов и т.д.. Количественно эти представления описываются
классическим уравнением Томсона-Кельвина. [1]
Этот материал, однако, как при чтении курса коллоидной химии, так и в
разделах технологических курсов, относящихся к тонкому измельчению, не
имеет количественных иллюстраций, которые представляются полезными и
необходимыми.
В работе для единицы объема жидкости рассмотрены изменения числа
капель, величины поверхности суммарного контакта жидкость – газ и скорости
испарения жидкости в среду, (при постоянных условиях конвективного
массообмена). При этом расчеты выполнены условно без влияния
гравитационного поля земли для формы капель, а также процессов их
коалесценции.
Полученные соотношения и кривые представляются полезными, и их
рекомендуется использовать для наглядности в качестве учебного материала
преподавания разделов фазообразования, а также тонкого и сверхтонкого
измельчения курсов физической, коллоидной химии и технологических
дисциплин.
Список литературы
1. Фролов, Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и
дисперсные системы: изд. 2-е, перераб. и доп / Ю.Г. Фролов.-М.: Химия, 1989.463с.
104
2. Малышева, Ж.Н. «Теоретическое и практическое руководство по
дисциплине «Поверхностные явления и дисперсные системы».: учеб. пособие.2-е изд.. доп./ Ж.Н. Малышева, И.А. Новаков; ВолгГТУ – Волгоград, 2008.344с.
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ ДЛЯ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННЫХ УСТАНОВОК НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ МЕТАФОСФАТ
НАТРИЯ – ВЫСОКОГЛИНОЗЁМИСТЫЙ ЦЕМЕНТ
Дементьев Н.А., Мураховская Н.В., Удалов Ю.П.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный
технологический институт (технический университет)»
Кафедра технологии электротермических и плазмохимических производств
198013, Россия, Санкт-Петербург, Московский пр., 26, udalov@lti-gti.ru
Наиболее часто используемым теплоносителем для охлаждения теплонапряженных установок является вода. Однако такие недостатки, как высокое
давление пара при сравнительно низкой температуре насыщения (8,6 МПа при
573 К) и очень высокая коррозионная агрессивность воды при Т более 370 K
существенно ограничивают ее применение.
Как альтернатива воде, в качестве высокотемпературных теплоносителей
широко используются легкоплавкие металлы и соединения с ионным типом
химических связей. Каждый вид теплоносителей обладает своими преимуществами и недостатками, которые, в свою очередь, ограничивают области их
применения.
Жидкометаллические теплоносители, такие как литий, натрий, калий,
висмут и их сплавы возможно применять в реакторах с высокотемпературным
режимом эксплуатации. Однако при рабочих температурах они интенсивно
окисляются. Некоторые из них при контакте с воздухом взрывоопасны. Следует
отметить их повышенную агрессивность по отношению к конструкционным
материалам. При этом создается опасность нарушения в системе нормальной
циркуляции теплоносителя в связи с выделением конструкционных металлов в
виде шлама на охлаждающих поверхностях [1].
Промышленные ионные теплоносители представлены изодесмическими
(галогенные соли), анизодесмическими (нитраты щелочных элементов), мезодесмическими (кремнийорганические жидкости) соединениями. Все используемые до сих пор ионные теплоносители могут использоваться на воздухе до
550 0С.
Для обеспечения работоспособности теплонапряженных реакторов (дуговых печей, устройств локализации расплава ядерных реакторов и т.п.) требуются теплоносители, способные работать при температуре свыше 1000 оС в условиях тепловых нагрузок более 1МВт/м2. В настоящее время отсутствуют индивидуальные вещества и сплавы, отвечающие данным требованиям.
105
Таким образом, на сегодняшний день существует необходимость разработки альтернативного высокотемпературного теплоносителя, который обладал
бы требуемыми эксплуатационными свойствами.
В работе даны результаты исследования двухфазного теплоносителя на
основе системы NaPO3 –ВГЦ (высокоглинозёмистый цемент), которому присвоено техническое название ВГЦ-10. Массовые доли компонентов для данного
состава: 90% NaPO3 и 10 % ВГЦ соответственно. При затворении водой такая
смесь образует коллоидный раствор, который удобно заливать в рабочее пространство высокотемпературного реактора. Процесс отвердения состава составляет ≈ 35 мин.
Для решения проблемы применимости изучаемого состава в качестве высокотемпературного теплоносителя следует знать такие физико-химические
свойства как температурная область его устойчивости, вязкость, плотность,
теплопроводность в рабочей области температур, температуру и изменение
объёма при переходе в жидкое состояние, коррозионную активность по отношению к конструкционным материалам.
Свойства полученного материала исследовались методами физикохимического анализа (термогравиметрия, РФА, дилатометрия, электрофизический анализ, измерение вязкости расплава, теплопроводность расплава).
Разработанный теплоноситель предназначен для двухконтурных систем
охлаждения теплонапряженных агрегатов и реакторов с пиковым или постоянным тепловым потоком выше 0,7 МВт/м2. Установлено, что представленный
высокотемпературный теплоноситель ВГЦ-10 удовлетворяет основным требованиям, которые предъявляются к теплоносителям. Температурный диапазон
эффективной работы ВГЦ-10 находится в интервале Т ≈ 400-1000 0С. Одной из
проблем применимости данного состава в качестве теплоносителя является изменение объема при переходе в жидкое состояние, количественно потери объема составили 30% от исходного объема.
Также при проведении исследований обнаружен факт повышения прочности композиции NaPO3 –ВГЦ после твердения, что говорит о сложном характере образования кристаллогидратов в данной системе.
Список литературы
1. Чечёткин А.В. Высокотемпературные теплоносители / А.В. Чечёткин.–
М.: Энергия, 1971. – 496 с.
ИОНООБМЕННАЯ СПОСОБНОСТЬ МОДИФИЦИРОВАННОГО
КАОЛИНИТА НИКОЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Яковлева А.А., Во Дай Ту, Хлыстова Л.М., Хоанг Куанг Кыонг
Национальный исследовательский
Иркутский государственный технический университет
Кафедра химии и пищевой технологии
Email: ayakov@istu.edu, daitu3000@yahoo.com
106
Глина представляет собой горную породу, очень сложную и непостоянную как по составу входящих в нее минералов, так и по физическим и технологическим свойствам. Чрезвычайно разнообразны и условия образования глин.
Глины и глинистые минералы обладают отличной адсорбционной и
ионообменной способностями, которые применяют во многих областях промышленности в качестве сорбентов и ионитов. Их использование дает достаточно высокую эффективность и снижает стоимость продукций. Среди глинистых минералов каолинит обладает невысокой адсорбционной способностью и
ионообменной емкость. Поэтому для применения его в качестве сорбентов и
ионитов обычно используют различные методы модифицирования [1].
В Иркутской области располагается большой запас различных глин, некоторые могут применяться в промышленности в качестве сорбентов и ионитов. Изучение физико-химических характеристик и разработка новых модифицированных материалов на основе глинистых минералов месторождений Иркутской области важны для региональной промышленности. Однако в настоящее время эти глины мало исследованы с точки зрения физико-химических характеристик.
Целью данной работы является разработка новых катионитов модифицированием глинистых минералов Никольского месторождения Иркутской области.
По результату рентгенографического фазового анализа глина Никольского месторождения относится к группе каолинита [2]. В данной работе глину
модифицировали кислотой HCl 0,1 М. Глину после очистки методом, представленным в работе [3], засыпали в раствор HCl 0,1 М, причем концентрация твердой фазы составляет 20 г/л. Полученные суспензии перемешивали на магнитной мешалке HI 200M в течение 3 часа. Через 10 суток осадок глины отделяли
от раствора и высушили в сушильном шкафу с регулятором ОВЕН ТРМ10 при
100оС до постоянной массы.
Ионный обмен глины исследовали методом потенциометрического титрования, при этом в качестве фонового использовали раствор KCl 0,1 М [4].
Ионообменную емкость QH / OH (ммоль/г) рассчитывали по формуле


QH  / OH  
C(V  V0 )
,
m
где С – концентрация титранта, моль/л; V и V0 – его объем в присутствии
глины и без глины, мл; m – навеска глины, г.
Для оценки эффекта модифицирования на обменную способность глины
сравнивали ионообменную емкость природной глины с модифицированной
(рис.).
107
Рис. Зависимость ионообменной емкости от рН: 1 ‒ природной глины; 2
‒ модифицированной глины
Из рис. видно, что модифицирование оказывает влияние на
ионообменную способность глины. Катионообменная емкость ( QH / OH > 0)
после модифицирования выражено увеличивается при рН от 7 до 10, а при рН >
10 она снижается. Анионообменная емкость ( QH / OH < 0) модифицированной
глины возрастает по сравнению с природной.
Список литературы
1.
Челищев Н.Ф. Методы получения новых материалов из минерального сырья. ‒ М.: ИМГРЭ, 1990. ‒ 89 с.
2.
Яковлева А.А., Во Дай Ту. Влияние электролитов на устойчивость
суспензий каолинита Никольского месторождения // Вестник ИрГТУ. ‒ 2011. ‒
№ 8 (55). ‒ С. 166 ‒ 171.
3.
Во Дай Ту. Изучение физико-химических особенностей процессов,
протекающих на поверхности минеральных дисперсий: автореф. дис. на соискание ученой степени к.х.н. ‒ Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012. ‒ 24 с.
4.
Григоров О.Н. Руководство к практическим работам по коллоидной
химии / О.Н. Григоров, И.Ф. Карпова и др. ‒ М.: Химия, 1964. ‒ 332с.




ИСПЫТАНИЯ ДИБОРИДА ТИТАНА В КАЧЕСТВЕ КАТОДА В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ С ЖИДКИМ АЛЮМИНИЕМ И НИЗКОПЛАВКИМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ NaF – KF – AlF3 – Al2O3
Першин А.С., Шуров Н.И., Зайков Ю.П., Кулик Н.П., Молчанова Н.Г.,
Плаксин С.В., Малков В.Б.
Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН
620990 г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20.
E-mail: pershin_as@mail.ru
108
В настоящее время, одним из приемов для снижения проникновения
криолита и натрия в материал углеродного блока, а также снижения эрозии является нанесение покрытий. Считается, что одним из самых перспективных
материалов покрытий является диборид титана.
Цель нашей работы – изучение коррозионной стойкости и работоспособности монолитного образца диборида титана с жидким алюминием и криолит –
глиноземным расплавом, содержащим фторид калия.
Многочисленные попытки найти долговечные материалы для замены
угольных катодных блоков были сделаны еще в конце прошлого века и, продолжаются, по сей день. Предпочтение исследователи отдают непористым материалам с высокой электронной проводимостью, химической стойкостью и
хорошей смачиваемостью жидким алюминием. Такие свойства у покрытий на
основе диборида титана, как мелкопористого материала, в результате чего, он
не является идеальным, а скорее оптимальным [1 – 4].
Способом испытания образцов является определение контактного угла
при соприкосновении твердых материалов с жидкими фазами, имеющимися в
электролизере. Выяснено, что диборид титана, мало растворим в расплавах
алюминия и криолита, и незначительно взаимодействует с ними, он обладает
твердостью и прочностью, поэтому стоек к эрозионному разрушению под действием потоков электролита, которые содержат глинозем, проявляющий абразивные свойства.
Состав поверхности исследуемого образца.
элемент
Ti
О
Al
Na
Si
Fe
Ca
V
массовые %
78.58
15.67
2.02 0.75 1.49 0.61 0.61 0.26
атомные %
58.34
34.83
2.66 1.16 1.89 0.39 0.54 0.10
Рис. Схема экспериментальной ячейки
Применение неуглеродного материала катода обеспечивает большой срок
службы и экономию эл.энергии за счет уменьшения межполюсного расстояния
и напряжения на катоде. Испытания, показали, что диборид титана увеличивает
срок службы катода тем больше, чем больше его содержания в композите.
По итогам испытаний катодного материала TiВ2 электролизом глинозема
проводили РФ, МРС и хим. анализы состава образцов – катодов. Эксперименты
109
по коррозии материала TiВ2 показали, что влияние на него оказывает повышенная катодная плотность тока. Снижение ее до 0.5 А/см2 отразилось положительно на его стойкости. Образец TiВ2 выдержанный в расплавленном алюминии, исследовался далее в процессе электролиза, после чего, работоспособность
его увеличивалась, и испытания были благоприятны. Выяснено, что стойкость
TiВ2 в КГР в случае предварительного смачивания образцов алюминием повышалась. Образцы TiВ2 проявили себя электрохимически коррозионно – стойким
материалом, способным выдерживать высокие температурные нагрузки и фторидную, агрессивную среду.
Список литературы
1. Ивановский А.Л., Швейкин Г.П. Квантовая химия в материаловедении.
Бор, его сплавы и соединения. – Екатеринбург: 1997.
2. Швейкин Г.П., Ивановский А.Л. Химическая связь и электронные
свойства боридов металлов. Успехи химии, 1994, т. 63, № 9, с. 751 – 775.
3. Венераки И.Э., Панасюк А.Д., Дешко В.И. Изучение смачивания тугоплавких материалов криолитом. Украинский химический журнал, 1976, т. 42,
№ 3, с. 291 – 292.
4. Наумчик Н.Г., Самсонов Г.В., Наумчик А.Н., Лапин А.А. Исследование
стойкости некоторых тугоплавких материалов в криолито – глиноземных расплавах. Изв. Вузов. Цветная металлургия, 1966, №6, с.57 – 62.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАЗМЕННОГО СИНТЕЗА
НАНОКАРБИДА ХРОМА
Ширяева Л.С., Ноздрин И.В.
ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет»,
кафедра металлургии цветных металлов и химической технологии,
г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42, kafcmet@sibsiu.ru
Высший по содержанию углерода карбид Cr3C2 – износо – и коррозионностойкий, твёрдый, химически инертный материал – находит широкое применение в технике для изготовления защитных покрытий металлов и керметов, в качестве компонентов и легирующих добавок безвольфрамовых твёрдых сплавов.
Предложенная профессором Галевским Г.В. в 80-х годах 20 столетия технология плазменного синтеза карбида хрома основана на карботермическом восстановлении оксида хрома в газовой фазе и реализуется с использованием трёхструйного прямоточного плазменного реактора. Для генерации плазменного потока используются три электродуговых плазмотрона ЭДП–104А суммарной
мощностью до 50 кВт, установленные в камере смешения, в качестве плазмообразующего газа применяется азот. Реализация предлагаемой плазмометаллургической технологии в полной мере делает её экологически безопасной, обеспечи110
вающей получение карбида хрома, близкого по составу к стехиометрическому,
в виде нанопорошков с размером частиц 50–70 нм и возможность выделения в
товарном виде высокодисперсной сажи и продукта улавливания цианистого водорода – технического цианида натрия. Наряду с достоинствами в данной технологии имеются такие недостатки, как технологическая и экономическая нецелесообразность использования в качестве карбидизатора технической пропан бутановой смеси, требующей для переработки сложной по составу и генерации
азотно-аммиачно-водородной плазмы, и плазмометаллургического реактора лабораторного уровня мощности.
В связи с этим целью настоящей работы является исследование плазменного синтеза нанокарбида хрома в условиях близких к промышленным, для достижения которой решались следующие задачи: проведение анализа современного состояния производства и применения карбида хрома; определение характеристик трёхструйного плазменного реактора; модельно–математическое исследование взаимодействия сырьевого и плазменного потоков; прогнозирование
основных технологических показателей плазмометаллургического производства
карбида хрома на основе результатов моделирования и выбор оптимального
технологического варианта; реализация плазмометаллургической технологии
производства карбида хрома, его физико–химическая аттестация и определение
экономических показателей.
Для решения поставленных задач использован трёхструйный прямоточный плазменный реактор промышленного уровня мощности (150 кВт), для которого исследованы теплотехнические, ресурсные и технологические характеристики. Среднемассовая температура плазменного потока на длине реактора 12
калибров изменяется в пределах (5500 2650) К для нефутерованного канала и
(5500 3200) при футеровке его диоксидом циркония. Удельная электрическая
мощность в камере смешения достигает 1214 МВт/м3. Расчётный ресурс работы
электродов составляет для медного анода и вольфрамового катода 4700 и 111
часов соответственно. Прогнозируемое загрязнение карбида хрома продуктами
эрозии электродов не превышает 0,0001 % меди и 0,00002 % вольфрама. По совокупности характеристик трехструйный плазменный реактор мощностью 150
кВт может быть отнесен к высокоэффективному, надежно работающему современному электротермическому оборудованию.
На основе результатов моделирования прогнозированы технологические
показатели плазмометаллургического производства карбида хрома. Оптимальным технологическим вариантом является карбидизация хрома природным газом. Технология реализована в трёхструйном прямоточном реакторе мощностью 150 кВт в условиях НПФ «Полимет» с использованием в качестве сырья
хрома металлического марки ПХ-1М (ТУ 14-1-1474-75, изм.) и природного газа,
содержащего метана до 94 % об. Для генерации плазменного потока используются три электродуговых подогревателя (плазмотрона) ЭДП–104А мощностью
до 50 кВт каждый, установленные в камере смешения под углом 30˚ к оси реактора. Подача высокодисперсного сырья в камеру смешения осуществляется с
помощью водоохлаждаемой фурмы. В комплекс оборудования, обеспечиваю111
щего работу реактора, входят системы электро–газо–и водоснабжения, контрольно–измерительных приборов, автоматики, контроля состава плазмообразующего и отходящего из реактора газа, дозирования шихтовых материалов и
улавливания продуктов.
Продуктом плазменного синтеза является тройное соединение - карбонитрид хрома Cr3(С0,80N0,20)2. Содержание в продуктах синтеза нанокарбонитрида хрома составляет 93,34 – 94,6 % масс. Кристаллическая структура карбонитрида хрома нестабильна и при низкотемпературном обжиге (1170-1370К) в
инертной среде или азоте в присутствии свободного углерода перестраивается в
карбидную предельного состава Сг3С2 .
Оптимальные значения технологических факторов и основные характеристики карбонитрида хрома соответствуют следующим: крупность порошка
хрома, мкм – -10; производительность по хрому, кг/ч–3,11; количество карбидизатора, % от стехиометрического–120-140; начальная температура плазменного потока, К– н.м. 5400; температура закалки, К–2000 ÷2200; выход карбида
хрома, % масс.–92; производительность, кг/ч–3,42; интенсивность, кг/ч∙м3 –1368
(что в 30–50 раз превышает уровень интенсивности традиционных металлургических производств); удельная поверхность, м2/кг–32000-37000; размер частиц,
нм–30–35; форма частиц–сферическая.
Оценка экономической эффективности плазмометаллургического производства карбида хрома показывает, что при отпускной цене 220 $/кг он может
быть конкурентоспособен на мировом рынке наноматериалов, на котором на сегодняшний день ведущими зарубежными производителями нанопорошков карбидов установлен диапазон цен в пределах 400–2000 /кг.
К ВОПРОСУ ОПТИМИЗАЦИИ
КОЖУХОТРУБЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ НА ОСНОВЕ
ТЕПЛОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО КРИТЕРИЯ
Янчуковская Е.В.1, Гунич С.В.2, Котова К.В.1
1 - НИ Иркутский государственный технический университет
Кафедра химической технологии
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова,83, e-mail: lenyan@istu.edu
2 – РХТУ имени Д.И. Менделеева
Кафедра технологии защиты биосферы
125047 г. Москва, Миусская площадь,9 (1-я Миусская ул., д. 3)
e-mail: technoplusproject@yandex.ru
Гидравлические сопротивления движению теплоносителей в теплообменниках определяют в конечном итоге мощность, необходимую для создания заданного режима движения теплоносителей, которая в значительной степени
определяет коэффициент теплопередачи. Поэтому важным показателем теплопроизводительности (совершенства) теплообменника является степень использования мощности на прокачку теплоносителей для обеспечения заданной тепловой нагрузки [3].
112
Данный показатель наиболее целесообразно выразить в виде энергетического коэффициента теплогидродинамического совершенства Е i-го аппарата
[1] - меры использования затраченной работы на передачу теплоты:
Q
, Вт/Вт.
E
G1
G2
 P1 
 P2
1
2
Гидравлический расчет теплообменника осуществим с допущениями о
том, что в межтрубном пространстве отсутствуют байпасные потоки, снижающие эффективность теплообмена и увеличивающие гидравлическое сопротивление [1]. Началом гидравлического расчета служит определение максимальных скоростей движения теплоносителей в штуцерах:
— максимальная скорость потока в штуцерах распределительной камеры
2250
;
w1max 
1
— максимальная скорость потока в штуцерах, присоединяемых к кожуху
аппарата
w2 max 
2250
.
2
Максимальная скорость теплоносителей соответствует минимальному
диаметру штуцеров и, следовательно, максимальному гидравлическому сопротивлению в них [3]. Минимальные диаметры штуцеров будут иметь:
— штуцеры, присоединяемые к распределительной камере
4  G1
,
3,14  1  w1max
— штуцеры, присоединяемые к кожуху
4  G2
.
d5 
3,14   2  w2 max
Скорость потока в трубах составляет:
G1
w1 
.
2
0,785  Ai  d1  1
Коэффициент трения равен:
0 ,25
.
тр 
2
0 ,9  
  
 6 ,81 
 lg 

 
  3,7  d1  Re1   

 
С учетом местных сопротивлений для потока в трубах стандартного теплообменника (вход в камеру и выход из нее, Z i  1 поворотов между ходами,
Z i входов и выходов из трубы) гидравлическое сопротивление движению потока определяется по формуле:
d4 
113
L1  Zi w12  1
P1  тр 


d1
2
w12max  1
w12  1
 2   Zi  1  2  3  Zi  
 2  1 
, Па.
2
2
Скорость воды в среднем сечении межтрубного пространства равна:
G2
, м/с.
w2 
S мтр  2
Учитывая местные сопротивления межтрубного пространства (вход и выход теплоносителя через штуцера, х поворотов через сегментные перегородки,
 х  1 сопротивлений трубного пучка при его поперечном обтекании), гидравлическое сопротивление движению потока будет:
3  С   x  1 w2 2   2
w2 max 2   2
w2 2  2
, Па
 Р2 


x




2



5
4
0 ,2
2
2
2
Re2
Заключительным этапом моделирования является оптимизация вариантов
расчета теплообменника, который может быть использован для проведения заданного процесса [1]. Для этого формируют двумерный массив (подобно таблице 1), в строки которого сведен ряд i аппаратов, удовлетворяющих условиям
допустимости запаса поверхности теплообмена. В столбцах матрицы сведены в
виде массивов выходные результаты конструктивного и теплового расчетов и
соответствующие значения диаметра кожуха и длины труб.
Таблица 1 – Результаты конструктивного и теплового расчетов
Вариант расчета аппарата
…
i =1
i = i+1
i =n
D3 (i)
D3 (i+1)
D3 (i+n)
Диаметр кожуха
…
L1 (i)
L1 (i+1)
L1 (i+n)
Длина труб
…
n (i)
n (i+1)
n (i+n)
Общее число труб
…
Номинальная поверхность
F1 (i)
F1 (i+1)
F1 (i+n)
…
теплообмена
Оптимальное число ходов
…
Z (i)
Z (i+1)
Z (i+n)
Re1 (i)
Re1 (i+1)
Re1 (i+n)
Критерий Рейнольдса в трубах
…
Критерий Рейнольдса в
Re2 (i) Re2 (i+1)
Re2 (i+n)
…
межтрубном пространстве
Коэффициент теплопередачи
…
K (i)
K (i+1)
K (i+n)
Запас номинальной
…
F (i) F (i+1)
F (i+n)
поверхности теплообмена
Масса аппарата
…
M (i)
M (i+1)
M (i+n)
Энергетический коэффициент
…
E (i)
E (i+1)
E (i+n)
С теплогидродинамической точки зрения максимум энергетического коэффициента E  max соответствует наиболее совершенному и эффективному
114
теплообменнику (или поверхности теплообмена) при прочих равных условиях.
Поэтому принимают значение данного коэффициента в качестве критерия оптимальности при выборе наиболее рационального варианта из ранее введенной
матрицы. При этом выбор осуществляют посредством поиска и определения
максимального значения в массиве данных.
Выходными данными алгоритма решения математического описания являются характеристики i-го аппарата, которому принадлежит максимальное
значение E( i )  max .
Следует заметить, что в качестве критерия оптимальности могут быть использованы минимальная масса аппарата, минимальная длина теплообменных
труб, минимальное гидравлическое сопротивление того или иного теплоносителя, минимальные приведенные затраты, максимальный коэффициент теплопередачи, максимальная скорость движения теплоносителя, максимальный запас поверхности теплообмена [2] и т.д.
Список литературы
1. Гунич С.В. Моделирование и расчет на ЭВМ химико-технологических
процессов: учеб. пособие / С.В. Гунич, Е.В. Янчуковская. — 2 части. — Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. — 216 с.
2. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: учеб.
Для хим.-технол. Специальностей вузов: Ч. 1/ Ю.И. Дытнерский. — М.: Химия,
2002. — 399 с.
3. Ульянов Б.А. Процессы и аппараты химической технологии: учеб. пособие / Б.А. Ульянов, В.Я. Бадеников, В.Г. Ликучев. — Ангарск: Изд-во
АГТА, 2006. — 743 с.
НАПРАВЛЕННЫЙ СИНТЕЗ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА
ОСНОВЕ 1,3-ДИГАЛОГЕНПРОПАН-2-ОНОВ И ПРОИЗВОДНЫХ ТИОСАЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ
И.Г. Донская, И.А. Токарева
Иркутский государственный технический университет
кафедра химической технологии
Производные салициловой кислоты обладают высокой и специфической
биологической активностью [1]. Наши систематические исследования в области
направленного синтеза гетероциклических систем на основе
αгалогензамещенных кетонов побудили нас изучить реакции 1,3дигалогенпропан-2-онов ХCH2С(=О)СН2Х (Iа-в), X = Cl(а), Br(б), I(в) с натриевыми солями 2-тиосалициловой кислоты.
Построение гетероциклических систем включало последовательное межи внутримолекулярное кетоалкилирование натриевых солей тиосалициловой
кислоты [2] 1,3-дигалогенпропан-2-онами. На первой стадии в результате межмолекулярного О-алкилирования мононатриевой соли (II)
1,3дигалогенкетонами (Iа-в) в водно-ацетоновом растворе при комнатной температуре
получен
2-оксо-3-[(2-сульфанилбензоил)-окси]-пропил-2сульфанилбензкарбоксилат (III) c выходом 76%. Состав и строение образовав115
шегося сульфанилбензкарбоксилата (III) подтверждено данными элементного
анализа, ИК и ЯМР спектроскопии.
Дальнейшее формирование гетероциклической системы легко осуществлялось за счет внутримолекулярного S-кетоалкилирования динатриевой соли 2оксо-3-[(2-сульфанилбензоил)-окси]-пропил-2-сульфанилбензкарбоксилата (IV)
1,3-дигалогенпропан-2-онами
(Iа-в).
Циклический 5Н,7Н,11Н,17Ндибензо[1,5,9,13]диоксадитиациклогексадецин-5,8,11,18-тетраон (V) получен с
выходом 63%. При этом реакционная способность дигалогенкетонов (Iа-в)
уменьшалась с понижением атомного номера галогена I > Br > Cl.
Вовлечение в реакцию кетоалкилирования
динатриевой соли 2тиосалициловой кислоты (VI) позволило получить в одну препаративную стадию 5,1-бензоксатиоцин-3,6-дион (VII) с выходом 62% .
O
O
ONa
O
ONa
O
SNa
O
VI
S
O
-2 NaX
15
O
-NaX
O
O
SH
11a
11
O
9
8
O
7
O
15a
4a
S
20a
3
X
17
18 19
20
2
1
MeOH
O
O
4
O
X
O
6
S
16
5
HS
III
2MeONa
O
10
14
SH
X
I
O
12
O
II
X
VII
13
O
2
-NaX
SNa
O
O
NaS
IV
O
V
X=Cl, Br, I
Состав и строение гетероциклов (V, VII) подтверждено данными элементного анализа, масс-спектрометрии, ИК и ЯМР 1Н и 13С.
Таким образом, на основе реакции кетоалкилирования натриевых солей
2-тиосалициловой кислоты с дигалогензамещенными кетонами нами осуществлен синтез новых типов кислород и серосодержащих гетероциклических систем, включающих фармакофорные фрагменты салициловой кислоты.
Список литературы
1.Машковский М. Д. Лекарственные средства. М.: Медицина, 1985, ч. 1,2
2. Voore C.E. Diss. doctor of philosophy. Wichita. 2007. 53.
О СЕЛЕКТИВОСТИ СОРБЦИИ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
НА УГЛЕРОДНЫХ СОРБЕНТАХ
Рандин О.И., Дударева О.В., Павлов Д.Ю.
Иркутский государственный технический университет, кафедра информатики
Методом теоретического конформационного анализа выполнены расчеты
энергии взаимодействия системы сорбент-коплексный ион для цианидных комплексов с координационными числами (КЧ) равными 2, 4 и 6.
Базовая модель сорбирующей поверхности представляла углеродный кластер из конденсированных ароматических циклов размерами 55, в дальнейшем
116
использовались варианты базовой модели с кислородсодержащими функциональными группами (С=О, ОНфен, СООН) по периферии кластера. Модель комплекса представляла гипотетический атом металла, скоординированный последовательно с двумя, четырьмя и шестью CN – группами. Стереохимия комплексов принималась как тетраэдр, октаэдр и гексаэдр соответственно. Конформационная энергия, она же энергия простанственных затруднений рассчитывалась при подходе комплексного иона до расстояния 0,270 нм, характерного для образования водородных связей или же для так называемых неспецифичеких или донорно-акцепторных взаимодействий. Геометрия комплексов оптимизировалась по энергии изменением валентных углов и длин связей.
Результаты расчетов показали, что энергия пространственных затруднений для комплексов с КЧ =2 и 4 выше, чем для комплекса с КЧ=2 на 19.59 и
22.57 кДж/моль соответственно. Ввод в базовую модель сорбирующей поверхности кислородсодержащих функциональных групп увеличивает эту разницу
до 21.36 и 24.70 кД/моль. Таким образом, при прочих равных условиях, сорбция комплексного иона с КЧ=2 энергетически более выгодна по сравнению с
КЧ=4 и 6 на величину, соизмеримую с экспериментально определяемой энергией сорбции.
Селективность сорбции комплекса золота по сравнению с комплексом серебра определяется природой комплексообразующего металла. Первый потенциал ионизации у серебра (731 кДж/моль) ниже, чем у меди (745 кДж/моль),
главным образом вследствие большего атомного радиуса серебра. Однако, при
переходе к золоту наблюдается значительное увеличение потенциала ионизации (890 кДж/моль). В этом случае диффузные 4f и 5d-электроны слабо экранируют 6s-электрон от ядра, в результате чего на 6s-электрон воздействует высокий эффективный заряд ядра. Именно сочетание высокого потенциала ионизации и высокой энергии связи обеспечивает благородство золота. Из этих соображений следует ожидать меньшей энергии сорбции комплексов серебра по отношению к комплексу золота, что подтверждается экспериментом.
ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД
МОДИФИЦИРОВАННЫМ УГЛЕРОДНЫМ СОРБЕНТОМ
Помазкина О.И.
ИрГТУ кафедра химии и пищевой технологии
г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: olga_pomazkina@mail.ru
В настоящее время на большинстве предприятий в качестве основного
метода очистки стоков гальванических производств от ионов тяжелых металлов, в том числе и железа используют реагентный метод. Суть метода, сводится
к образованию гидроксидов или солей тяжелых металлов, которые затем удаляют отстаиванием, фильтрацией или другими способами разделения твердой и
жидкой фаз. В качестве реагентов чаще всего используют щелочи (гидроксид
натрия и калия), оксид и гидроксид кальция, карбонаты кальция, магния,
натрия. Существенными недостатками, реагентного метода очистки являются:
117
дополнительное загрязнение стоков за счет внесения в них катионов и анионов
реагентов; получение трудно обезвоживаемого и не утилизируемого осадка.
Одним из эффективных методов обезвреживания сточных вод от ионов тяжелых металлов является сорбционная очистка. Известно, что максимум адсорбции тяжелых металлов достигается при рН 4, т.е. процесс проходит до образования продуктов гидролиза [1].
Активные угли способны сорбировать ионы тяжелых металлов, в том
числе и ионы железа (III). Различные марки углей существенно различаются по
поглотительной способности. В качестве углеродного сорбента в работе использовали уголь марки ИПИ-Т, полученный по классической технологии из
отходов производства фенолоформальдегидных смол.
В работе также использовали модифицированный сорбент ИПИ-Тм. Модифицированные кислотами, угли проявляют, как правило, более высокую в
сравнении с исходными углями, адсорбционную активность в отношении ионов
металлов, таких как цезий, стронций, лантан, барий, ниобий, молибден, железо
[2] и используются при анализе и очистке сточных вод. В качестве сорбента
сравнения использовали промышленный активный уголь КАД- йодный.
В ходе выполненной работы определены постоянные уравнения БЭТ для
исследуемых сорбентов, так для модифицированного сорбента ИПИ-Тм предельная сорбционная емкость монослоя составила 128 ммоль/кг, а для ИПИ-Т 20,8 ммоль/кг. Форма изотермы модифицированного сорбента ИПИ-Тм соответствует классической лэнгмюровской адсорбции. Величина предельной адсорбции А∞ составила 100 ммоль/кг, а константа адсорбционного равновесия 1,0·104, стандартная энергия Гиббса адсорбции равна - 22,819 кДж/моль. В динамических условиях время защитного действия сорбента ИПИ-Тм составило 4
часа, что на 2 часа больше в сравнении с сорбентом ИПИ-Т. При использовании
модифицированного сорбента содержание ионов железа (III) в сточных водах
гальванического производства после очистки составляет 3,5 мг/л, а эффективность очистки - 90 %.
Список литературы
1. Запольский А.К., Образцов В.В. Комплексная переработка сточных вод
гальванического производства. – К.: Тэхника, 1989. – 199 с.
2. Гладкова О.С., Шишлянникова Н.Ю., Астракова Т.В. Адсорбционные
свойства модифицированного активного угля // Вестн. Кузбас. гос. техн. ун-та.
2004. N 6. C. 130-132.
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО
СИНТЕЗА ДИБОРИДА ХРОМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
МЕТОДА ПЛАНИРУЕМОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Терентьева М.А., Ноздрин И.В.
ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет»,
кафедра МЦМ и ХТ, г. Новокузнецк, ул. Кирова 42
kafcmet@sibsiu.ru
118
1 Борирование хрома или продуктов карбидотермического(карботермического) восстановления
оксида хрома (смеси оксидов хрома и бора) в
неокислительной атмосфере (вакуум, инертная
среда)
2 Борирование продуктов магниетермического
восстановления соединений хрома
CrB2
Получение диборида хрома
Диборид хрома CrB2 обладает высокой твердостью и износостойкостью,
жаропрочностью и химической инертностью, в связи с чем находит применение
в изготовлении покрытий, противостоящих абразивному износу, химической и
газовой коррозии. Известные способы его получения и основные области применения могут быть представлены следующим образом (рисунок 1) [1].
3 Борирование хрома или его соединений
в
газофазных
хром-борводородсодержащих смесях
Порошковая
металлургия
Напыление и
наплавка защитных
покрытий
Нанотехнологии
Рисунок 1 – Классификация способов получения диборида хрома CrB2
Целью настоящей работы является исследование плазмохимического
синтеза диборида хрома из хром-бор содержащей шихты методом планируемого эксперимента и определение параметров, влияющих на выход продукта синтеза.
Технология предусматривает использование в качестве плазмообразующего газа азота технической чистоты, сырья (CrCl3 и В) и восстановителя (Н2).
Технологический модуль создан на основе трехструйного прямоточного реактора.
Исследование процесса синтеза диборида хрома выполнено методом
направленного планирования эксперимента [2]. Процесс можно представить
реакцией:
2CrCl3 + 3 H2 + 4 B = 2 CrB2 + 6 HCl
(1)
Исследовалось влияние на содержание в продуктах синтеза диборида
хрома и свободного бора начальной температуры плазменного потока (Т 0, К),
температуры закалки (ТЗ, К), содержания в шихте бора (в % от стехиометрически необходимого на диборид ([B],), количества восстановителя от стехиометрически необходимого для восстановления CrCl3 ({H2}, %). При проведении
эксперимента реализован полный факторный эксперимент 24.
Анализ полученных данных показал следующий возможный путь повышения содержания в продуктах синтеза диборида хрома: увеличение начальной
температуры плазменного потока, количества восстановителя и уменьшение
содержания в шихте бора. При этом следует ожидать уменьшения содержания
свободного бора. В продуктах синтеза присутствует только одна боридная фаза
119
– CrB2. Средний размер частиц нанопорошка, рассчитанный по величине
удельной поверхности, составляет 74 нм.
Экстраполяционная зависимость, описывающая процесс синтеза диборида хрома, имеет вид [2]:
[CrB2] = -3,149 + 0,015∙T0 + 0,016∙{H2} – 0,056∙[B]
(2)
На рисунке 2 показана зависимость содержания диборида хрома в продуктах синтеза от содержания в шихте бора от стехиометрически необходимого
на диборид ([B], %) и от количества восстановителя ({H2}, % от стех. необх.).
Рисунок 2 – Содержание диборида хрома в продуктах синтеза при
Т0=5400К.
Заключение
Исследован с привлечением метода планируемого эксперимента синтез
диборида хрома. Получена математическая модель, описывающая влияние параметров синтеза на содержание в продуктах диборида хрома и примесей.
Установлены условия повышения содержания диборида хрома в продуктах
синтеза.
Список литературы
1. Серебрякова Т.И. Высокотемпературные бориды: монография / Т.И.
Серебрякова, В.А. Неронов, П.Д. Пешев - М.: Металлургия, Челябинское отделение, 1991. - 368 с.
2. Галевский Г.В. Исследование плазмохимического синтеза тугоплавких
соединений методом планируемого эксперимента: методические указания/ Г.В.
Галевский, Т.В. Киселева, В.В. Руднева; СибГИУ. – Новокузнецк: СибГИУ,
2010. – 31 с.
ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ЭКОЛОГИЧЕСКИ
ЧИСТОГО ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА В РОССИИ
Угапьев А.А., Дошлов О.И.,Звонарева Т.А.
ИрГТУ, кафедра химической технологии,
664074, ул. Лермонтова 83, ауд. Б-125, httpoliteh@gmail.com
Приоритетным направлением в науке и технологии уже на протяжении
нескольких лет является разработка так называемых «зеленых» технологий, то
120
есть наносящих минимальный вред окружающей среде. В эту же категорию попадают технологии утилизации и деактивации техногенного загрязнения. Международное сообщество стремиться сократить вредные выбросы крупнотоннажных производств, принимая и ратифицируя соответствующие пакты и протоколы.
Одним из основных источников загрязнения атмосферы является автомобильный транспорт. Львиная доля загрязнителей относиться к продуктам сгорания топлива. Это углекислый газ, оксиды различных металлов - целый спектр
разнообразных химических соединений[1].
Дизельные двигатели находят все более широкое распространение в автомобильной промышленности вследствие своей экономичности и простоты
эксплуатации.Ежегодно продаётся более 2 млн. легковых автомобилей с дизельными двигателями, что приводит к непрерывному росту потребления дизельных топлив в общем объеме топлив.В соответствии с провозглашенными
«Всемирной Топливной Хартией» (World-WideFuelCharter-WWFC) экологическими требованиями установлены 4 категории качества для автомобильных
топлив:
Категория 1 - рынки, на которых отсутствуют или минимальны требования к контролю характеристик выхлопных газов;
Категория 2 - рынки со строгими требованиями к контролю характеристик выхлопных газов (Евро-1, Евро-2 или эквивалентные им требования);
Категория 3 - рынки с повышенными требованиями к контролю характеристик выхлопных газов (требования Евро-3, Евро-4; US California LEVили эквивалентные им);
Категория 4 - рынки с высочайшими требованиями к контролю характеристик выхлопных газов, с контролем NOxи размера частиц на входе в системы
очистки выхлопов (требования Евро-4, Евро-5; USCaliforniaLEV-II,
USEPATier2 и эквивалентные им).
Основными требованиями, предъявляемыми к качеству дизельных топлив, являются снижение содержания серы и ароматических углеводородов,
особенно полициклоаренов. Эта тенденция прослеживается во всех международных спецификациях на дизельное топливо [2].
Таблица 1- Основные показатели дизельного топлива (ГОСТ 305-82)
Норма для марок
Показатели
Л
3
А
Цетановое число, не менее
45
45
45
Массовая доля серы, %, не более, в топливе:
вида I
0,20
0,20
0,20
вида II
0,50
0,50
0,40
Массовая доля меркаптановой серы, %, не более
0,01
0,01
0,01
Содержание фактических смол, мг/100
40
30
30
см3топлива,не более
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более
5
5
5
Йодное число, гI2/100 г топлива, не более
6
6
6
121
Ограничения по содержанию серы в дизельном топливе несомненно значительно сокращает урон наносимый окружающей среде, но с другой стороны
практически полное удаление серосодержащих соединений негативно сказывается на смазывающей способности топлива и как следствие приводит к ускоренному износу двигателя и выходу его из строя. Это проблема решается вводом противоизносных присадок но и увеличивает его стоимость. Само удаление серы требует применения дорогостоящего процесса гидроочистки и гидрооблагораживания, что в свою очередь увеличивает стоимость и приводит производство экологически чистых топлив на границу рентабельности[3].
Одним из путей снижения стоимости дизельных топлив высокого качества является совершенствование технологического процесса их производства,
а также разработка и внедрение новых процессов очистки топлив от вредных
примесей, более эффективных и экономичных, чем существующие.
ОАО «Ангарская нефтехимическая компания» проводит непрерывную
реконструкцию и модернизацию производства установок по производству дизельного топлива, используя самые последние отечественные и мировые разработки в данной сфере.
Список литературы
1.
Ахметов С.А. "Технология глубокой переработки нефти и газа". М - Гилем, 2002 – 672 с.
2.
Митусова Т.Н., Полина Е.В., Калинина М.В. - Современные дизельные топлива и присадки к ним. – М – Техника, 2002, 63 с.
3.
Каминский Э.Ф., Осипов Л.Н., Хавкин В.А. и др. Развитие технологий глубокой гидроочистки дизельных топлив и вакуумных дистиллятов на
НПЗ России //Нефтегазовые технологии. -2001. -№1. - С.36 - 43.
ПАРАМАГНЕТИЗМ УГЛЕРОДНЫХ СОРБЕНТОВ В СВЯЗИ
С ИХ СОРБЦИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ
Рандин О.И., Дударева О.В., Сауло Е. И.
Иркутский государственный технический университет, кафедра информатики
Ископаемые угли и продукты их высокотемпературной переработки –
карбонизаты и активированные углеродные сорбенты – характеризуются высоким содержанием парамагнитных центров. Поскольку свободные радикалы являются наиболее реакционно-способными из известных в органической химии
интермедиатов, их участие в процессах сорбции представляется несомненным.
В представленной работе рассмотрены сравнительные сорбционные свойства
углеродных сорбентов по отношению к цианидным комплексам золота и серебра в связи с концентрацией парамагнитных центров. Получены изотермы
сорбции серебра для ряда сорбентов, полученных из различных улей и при
разных температурах активации, а также для промышленных углей Футамура и
Норит. Для всех образцов сорбентов методом ЭПР-спектроскопии получены
данные по концентрации парамагнитных центров. Установлено, что лучшие
122
- e
(II)
+e
(1)
(III)
(I)
показатели по сорбционной емкости при получении сорбентов (из различных
углей) достигаются при температурах активации в пределах 900-9500С. В этих
же пределах температур аналогичным образом изменяется и концентрация парамагнитных центров. Параметры спектров ЭПР, таких как значение g – фактора, ширина и форма сигналов указывают на то, что парамагнетизм углеродных
сорбентов обусловлен, в основном, углеродными радикалами, стабилизированными делокализацией электронов по полисопряженной системе ароматического характера. На основании результатов собственных исследований и литературных данных предложены структуры стабильных радикалов в составе активных углей и схемы трансформации их в водной среде в карбониевые ионы и
карбанионы. Радикал (I) можно рассматривать как промежуточную форму
между карбониевым ионом (II) и карбанионом (III):
Амфотерность сорбирующей поверхности обеспечивается делокализацией неспаренного электрона и зарядов по полисопряженной системе (ПСС) при
реализации одного из вариантов схемы (1), равновесие в которой зависит от
природы адсорбата, электроотрицательности функкциональных группировок в
составе ПСС, ионной силы, рН и компонентного состава раствора.
ПЕРСПЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОДУКТОВ,
ПОЛУЧЕННЫХ ЗОЛЬ-ГЕЛЬ МЕТОДОМ
О.В. Лебедева, Е.И. Сипкина, В.Г. Хандагуров
Иркутский государственный технический университет
Перспективность использования продуктов золь-гель синтеза с участием
алкоксисиланов и ионогенных органических полимеров для получения протонообменных мембран побудили нас к исследованию транспортных свойств
продуктов, на основе полученных композитов.
Исследование преследовало целью выявление влияния кремниевого блока
композитов на протонообменные свойства формируемых мембран. Для более
корректной оценки такого влияния первоначально осуществлено определение
удельной электрической проводимости исследованных нами полимерных систем, не содержащих кремниевого блока.
Формирование мембран проводили из растворов полимеров и сополимеров в ДМФА. Для повышения эластичности мембран к исходному раствору
(со)полимера добавляли пленкообразователь – поливинилбутираль. Активацию
поверхности, после высушивания и термической обработки пленок при 110С,
осуществляли допированием сформированных мембран растворами ортофосфорной кислоты. Электропроводность пленок измеряли методом комплексного
импеданса в изотермическом режиме.
123
Полученные результаты свидетельствуют, что электрическая проводимость полимерных мембран на основе гомополимеров и сополимеров может
быть оценена как недостаточно высокая.
Повышения электрической проводимости мембран предполагалось добиться при формировании пленок на основе изученных гибридных композитов.
Из числа исследованных полимерных систем для этого оказались пригодными только композиты на основе алкоксисиланов. Регулирование скорости
автокаталитического процесса гидролитической поликонденсации трихлорсиланов представляет собой чрезвычайно сложную и, в некоторых случаях, неразрешимую задачу.
Получение исходных растворов композитов, предназначенных для формирования полимерных пленок, осуществляли путем гидролиза алкоксисиланов
(тетраэтоксисилан, хлорметилтриэтоксисилан, 3-аминопропилтриэтоксисилан)
в присутствии (со)полимеров из водно-спиртовых растворов в отсутствие катализатора (щелочного или кислотного). Продукты такого процесса представляли
собой гидролизат, состоящий из полиорганилсилоксанов, содержащих значительное число свободных силанольных групп:
+ H2O
n Si(OC2H5) +
m
SiO
_ C H OH
2 5
2
- k (OH) 2 k
.
m
n
R
R
n ClCH2Si(OC2H5)3
+ H2O
_
m
C2H5OH
+
ãäå R=
N
m
n
N
,
N
.
R
R
,
ClCH2SiO 1. 5 - k (OH) 2 k
CH3
N
Выявлено, что повышение содержания кремниевого блока в составе пленок, свидетельствуют о повышении электропроводности.
Достаточно высокая транспортная активность этих образцов при отсутствии отчетливо выраженного основного центра может быть связана, главным
образом, с присутствием в его составе кремниевого блока.
Таким образом, изученные сополимеры и композиты являются материалами, представляющими интерес при создании протонообменных мембран для
водородно-воздушных топливных элементов.
Список литературы
1.Пожидаев Ю.Н., Лебедева О.В., Бочкарева С.С., Шаглаева Н.С., Морозова Л.В., Воронков М.Г. Гибридные нанокомпозиты: полихлорметил-, полиметил-, полифенилсилсесквиоксан – азотистое основание // Журнал прикладной
химии.  2008.  Т. 81, Вып. 10.  С. 1716-1720.
2.Пожидаев Ю.Н., Лебедева О.В., Бочкарева С.С., Шаглаева Н.С., ВоронковМ.Г. Полимерные системы на основе азотистых оснований и кремнийорга124
нических соединений // Перспективные материалы.  2008.  Ч. 2, № 6
(спецвыпуск).  С. 268-270.
ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМЫ КОРКООБРАЗОВАНИЯ В
ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ СУСПЕНЗИОННОГО
ПВХ НА ОАО «САЯНСКХИМПЛАСТ»
Спиридонов Е. В., Григорьева А. А.
Национальный исследовательский университет – ИрГТУ, г. Иркутск, 664074,
(Россия), ул. Лермонтова, 83, кафедра химической технологии, spiridonov.91@mail.ru
В процессе суспензионной полимеризации винилхлорида на стенках реактора откладывается полимер в виде корки, что приводит к ухудшению качества продукта, затрудняет управление температурным режимом, снижает производительность реактора из-за необходимости его остановки для чистки. Основной причиной образования корки полимера на стенке является способность
ВХ смачивать поверхность реактора [1]. На смачиваемость влияют многочисленные факторы, в частности, наличие стабилизатора эмульсии, рН среды, природа химических соединений, применяемых для защиты стенок. Установлено
[1], что в наибольшей степени уменьшают количество полимерных отложений
соединения, которые, обладая антисмачивающими и гидрофилизирующими
свойствами способны еще и ингибировать процесс полимеризации, что способствует подавлению полимеризации мономера в адсорбционном слое.
Снижение интенсивности коркообразования достигается рядом технических и технологических мероприятий, к которым относятся:
- изготовление корпуса реактора из биметалла, что дает снижение температуры внутренней стороны стенки;
- полирование внутренней поверхности реактора, что снижает адгезию
полимера к металлу;
- покрытие внутренней поверхности реактора антикоркообразователем;
- поддерживание слабощелочной среды в реакционной смеси;
- вынесение операции сдувки незаполимеризовавшегося ВХ из реактора в
отдельный аппарат-дегазатор.
Использование в технологии получения суспензионного ПВХ всего комплекса перечисленных мер в сочетании с улучшенной рецептурой и обязательной послеоперационной промывкой реактора позволяет довести число операций реактора без чистки от 50 до 150. [2].
На ОАО «Саянскхимпласт» в качестве антикорокообразователя в последнее время используется ноксол (соединение класса полиарилфенолов), который
закупается за рубежом, поскольку в России подобные реагенты не производятся.
Согласно патенту [3] ноксол получают из замещенных фенолов путем
конденсации с формальдегидом по новолачному типу в кислой среде. Известно,
125
что подобные соединения были получены из коксохимических фенолов [4], которые являются доступным крупнотоннажным сырьем.
Разработка методики получения отечественного эффективного антикоркообразователя на базе доступного и дешевого сырья позволит значительно
снизить расходы на закупку импортного антикоркообразователя.
Таким образом, предлагается разработать методику получения антикоркообразователя на базе коксохимических фенолов, а также провести его испытание в условиях суспензионной полимеризации винилхлорида совместно с
ИрИХ СО РАН.
Список литературы
1. Seckmann J. //3-rd Inter. Conf. PVC.` 87. Brighton, 1987. B. 21, S. 25 - 30.
2. Технологическое оборудование производства суспензионного поливинилхлорида: Монография / В.М. Ульянов, А.Д. Гуткович, В.В. Шебырев. Нижегород. гос. техн. ун-т. Н.Новгород, 2004. - 253 с.
3. U. S. Pat. 5,908,965
4. Патент 2 265 005 RU, МПК С 07С7/20, С 08 G 8/24. Ингибитор термополимеризации при переработке полупродуктов пиролиза и способ его получения / А.Ф. Гоготов, А. А. Иванова, С. В. Гусаров, В. К. Станкевич (RU)/ - №
2003127932/04. Заявл. 16.09.2003; опубл.:20.03.2005.
ПОЛУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ
АММОНИЕВЫХ ОСНОВАНИЙ
Коновалов А.Н., Котова Н.В., Гринберг Е.Е., Крысин Е.П.
ФГУП «ИРЕА», 107076, г. Москва, Богородский вал д. 3, Natalyakotova1987@gmail.com, solstorm@mail.ru
Гидроокиси четвертичных аммониевых оснований находят применение
во многих отраслях промышленности и хозяйственной деятельности - в химическом синтезе, литографических процессах, полярографическом анализе, кислотно-основном титровании, медицине и др.
Получение гидроокисей тетраалкиламмония с различными алкильными
заместителями является актуальной задачей. В виде растворов, как правило, их
получают электрохимическим методом, на ионообменных мембранах и смолах.
В данной работе подобные соединения были получены из соответствующих
тетраалкиламмониевых солей элюированием последних через слой ионообменной смолы основного характера (амберлит IRA-96 и т.п.). Таким образом, нами
были получены растворы тетраалкиламмониевых оснований общей формулы
[N(R)4]+OH- (R= Me, Et, Bu) из исходных солей вида [N(R)4]+Hal-(R= Me, Et, Bu;
Hal = Cl, Br, I). Использованный подход позволяет получать высокочистые растворы целевого соединения пригодные без дополнительной доочистки для использования в процессах фотолитографии и полярографическом анализе.
126
Тетраалкиламмониевые основания крайне лабильны и в чистом виде не
хранятся, поэтому пригодной формой для их хранения является водный или
спиртовой раствор с концентрацией 3-30%. Как правило, требованиями к соответствующим растворам гидроокисей регламентируется содержание галогенида
соответствующего исходной соли на уровне 0,5% и менее. Как правило, нет
ограничений по содержанию металлов в представленном на рынке продукте.
Использованный метод доочистки на ионообменной смоле позволяет получать
целевые соединения, содержащие галогенид-ионы соответствующей исходной
соли в концентрации ≈0,1%. Содержание целевых веществ в полученных растворах определяли потенциометрическим титрованием. Концентрацию металлов и прочих примесей определяли ICP-MS анализом. По отдельным металлам
она составляла n∙10-4-10-6 %масс. Полученные таким образом растворы пригодны для использования в микролитографии, полярографическом анализе и аналитических целях.
ПОЛУЧЕНИЕ НОВЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ СВЯЗУЮЩИХ
И ПРОПИТЫВАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ
НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ
Угапьев А.А., Ким И.В., Ушакова Н.И.
ИрГТУ, кафедра химической технологии, кафедра металлургии цветных металлов, 664074, ул. Лермонтова 83, ауд. Б-125, httpoliteh@gmail.com
Аноды алюминиевых электролизеров должны удовлетворять целому ряду
требований. Главные из них следующие: высокая электропроводность; стойкость против разъедания их криолитоглиноземным расплавом; устойчивость к
воздействию высокой температуры; достаточная механическая прочность; низкая стоимость; низкая зольность. Эти требования резко ограничивают выбор
материалов для изготовления анодов. Наиболее подходящими по физикохимическим свойствам являются углеродистые материалы[1].
Для изготовления анодов применяют твердые материалы и связующие
вещества. Твердые материалы представляют собой основу будущего анода, а
связующие, коксуясь при высокой температуре, связывают частицы твердых
материалов в монолитный блок.
В качестве твердых материалов применяют нефтяной и пековый коксы, а
роль связующего вещества играет каменноугольный пек.
127
Каменноугольный пек удовлетворяет техническим требованиям в качестве связующего, но вместе с тем имеет ряд недостатков[2].
Каменноугольный пек имеет в своем составе группу химических соединений – 3,4-бензапиренов – полициклические ароматические углеводороды,
наиболее распространенные в окружающей среде из ряда канцерогенных полиароматических углеводородов (ПАУ). В процессе производства алюминия ПАУ
переходят в воздух рабочей зоны, сметенную пыль и угольную пену, вызывая
различные раковые заболевания у работников алюминиевых заводов.
Студенческим технологическим бюро «Технолог» кафедры химической
технологии национального исследовательского Иркутского Государственного
Технического Университета совместно с ОАО «Ангарская нефтехимическая
компания» (НК Роснефть) был разработан новый композиционный углеродный
материал – нефтяной пек ПНД как замена для каменноугольного пека в качестве связующего при производстве анодной массы.
Сущность этого метода производства связующего для производства
анодной массы заключается в компаундировании нагретого битума с диспергированной нефтекоксовой мелочью в подобранной пропорции при интенсивном
перемешивании в течении определенного промежутка времени.
Нефтяной пек ПНД был протестирован в лабораторных условиях и затем
создана полупромышленная установка и произведена первая опытная партия,
которая прошла испытания на Братском алюминиевом заводе.
Полученный нефтяной пек исследовался на предмет соответствия технологическим требованиям. В таблице 1 сравниваются основные показатели
каменноугольного и нефтяного пеков.
Таблица 1 Сравнение показателей каменноугольного и нефтяного пеков
Величина показателя
Наименование показателя
Нефтяной пек ПНД
Каменноугольный
продукции
(АНХК)
пек (марка А)
Массовая доля воды в тверотсутствует
4
дом пеке, % не более
Температура размягчения, С
95-106
70-80
α-фракция, %
18-25
19-21
Выход летучих веществ, %
60-66
53-63
Зольность, % не более
0,08
1,2-4
Содержание бенз(а) пиренов,
отсутствует
1,2-4
%
Плотность
1.25-1,32
1,285-1,33
Сравнительная таблица наглядно демонстрирует уверенное превосходство нефтяного пека по ключевым позициям: отсутствие бензапиренов, малая
зольность, содержание α-фракции, низкое содержание влаги [3].
128
Анализируя полученные результаты можно с уверенностью утверждать,
что нефтяной пек удовлетворяя всем технических требованиям, предъявляемым
к связующим материалам для алюминиевой промышленности является, перспективным заменителем пеков каменноугольного происхождения в алюминиевой промышленности.
Список литературы
1. Терентьев В.Г., Сысоев А.В., Гринберг И.С. и др. Производство алюминия/ М.: Металлургия, 1997.- 164-175 с.
2. Mannweiler, U. Reduction of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) by
using petroleum pitch as binder material: a comparison of anode properties and anode
behavior of petroleum pitch and coal tar pitch anodes Fuel and Energy Abstracts
Volume: 38, Issue: 6, November, 1997, pp. 431
3. Угапьев А.А., Ким И.В., Лобова П.А., Хомченко М.Н..Экологические
требования к нефтяным пекам. Материалы докладов XV Всероссийской студенческой научно-практической конференции с международным участием,
2010.- 355 с.
ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИГЕНАТНЫХ ВЫСОКООКТАНОВЫХ
КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ ТОВАРНЫХ БЕНЗИНОВ
Сапрыгина В.Н., Албаева Е.Е.
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический
университет, кафедра химической технологии
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова 83, e-mail: albaeva-ekaterina@rambler.ru
В настоящее время одними из самых распространенных компонентов
топлива, повышающих антидетонационную стойкость бензинов, являются оксигенаты – спирты и простые эфиры:
- метил-третбутиловый эфир (МТБЭ) - ОЧММ 102, ОЧИМ 118, Ткип=55°С;
- третбутанол (ТБС) - ОЧММ 95, ОЧИМ 106, Ткип=82,5°С;
- изопропанол (ИПС) – ОЧММ 95, ОЧИМ 117, Ткип=82°С;
- н-бутанол – ОЧММ 94, ОЧИМ 100, Ткип=117,5;
- изобутанол – ОЧММ 96, ОЧИМ 108, Ткип=108,1;
- ацетон – ОЧИМ 108, Ткип=56,1.
Оксигенаты повышают октановые характеристики топлив, регулируют их
испаряемость и улучшают экологические свойства (в бензине растет содержание кислорода, способствующего дожигу СО в СО2). Их использование позво129
ляет сократить расход нефти на производство товарного бензина и понизить
требование к октановым характеристикам традиционных углеводородных компонентов топлива.
Нами были разработаны и исследованы высокооктановые композиции
оксигенатов. Основой для составления композиций был выбран МТБЭ, так как
он имеет хорошую растворимость в бензине и значительно меньше, чем спирты
вымывается водой. Компонентный состав композиций представлен в таблице 2.
Таблица 2 – Соотношения компонентов, входящих в композиции.
Композиция
МТБЭ
ТБС
ИПС
изобутанол н-бутанол Ацетон
(К№)
1
10
1
5
5
2
3
1
2
1
3
3
1
2
1
4
3
1
3
5
3
1
3
6
3
1
1
2
Каждая композиция вводилась в базовые бензины в количестве 5, 10 и
15%(об.). В качестве базового бензина для композиций был взят бензин АИ-92.
На основании полученных результатов было определено оптимальное количество композиции, обеспечивающее повышение октанового числа и более равномерное распределение высокооктановых компонентов по всему объему бензина: К№1 – 10%, К№2 - 5%, К№3 - 5%, К№4 - 5%, К№5 - 5%, К№6 - 5%. На
рисунке 1 представлены результаты влияния композиций на ОЧ базовых бензинов (б.б.).
16
14
12
Увеличение ОЧ
10
увеличение ОЧИМ
8
увеличение ОЧММ
6
4
2
0
1
2
3
4
5
6
№ композиции
Рисунок 1 – Увеличение октанового числа, при добавлении смесовых
композиций
Вторым важнейшим показателем для бензинов является фракционный состав. Нами было исследовано влияние композиций на фракционный состав бензинов, результаты представлены на рисунке 2.
130
Рисунок 2 – Влияние композиций на фракционный состав бензина
Из рисунка 2 видно, что при введении композиций фракционный состав
бензинов изменяется незначительно.
Таким образом, на основании проведенных исследований наиболее эффективной является композиция №1, она оказывает меньшее влияние на фракционный состав бензина и в большей степени дает увеличение ОЧ: ОЧИМ увеличивается на 16 ед., ОЧММ - на 12ед. (рисунок 1). Также, в отличие от композиций № 2-6, композиция №1 может вводиться в бензины в большем количестве, что приведет к более экономичному расходу топлива.
Список литературы
1. Белянин Б.В. Технический анализ нефтепродуктов и газа / Б.В., Белянин, В.Н. Эрих - Л. Химия 1979.224 с.
2. Онойченко С.Н. Применение оксигенатов при производстве перспективных автомобильных бензинов / С.Н. Онойченко. – М.: Издательство «Техника», 2003. – 64с.
ПРОБЛЕМЫ ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПОДГОТОВКЕ НЕФТИ НА
НЕФТЕПРОМЫСЛЕ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ
Романов В.В. Гоготов А.Ф.
Национальный исследовательский университет – ИрГТУ, г. Иркутск, 664074,
(Россия), ул. Лермонтова, 83, кафедра химической технологии, vitalierdo@mail.ru
При добыче нефти на нефтепромыслах обязательной технологической
стадией является термообработка, преследующая цель разрушения, водонефтяных эмульсий (ВНЭ) при высоком содержании хлористых солей в водной фазе.
При термообработке ВНЭ на поверхности жаровых труб происходит образование солесодержащих осадков в виде кристалловидных образований органоминерального происхождения, что существенно влияет на длительность использования данных жаровых труб, так как ухудшается теплопроводность материала
и, как следствие, происходит прогорание в месте наибольшей дислокации осадков. Удаление осадков является весьма трудоемким и проводится механическим способом. Для предотвращения этих явлений рекомендуются добавки ингибиторов солеотложения, представляющие собой композиции, состоящие из
131
фосфорорганических соединений в растворе метанола. Однако применяемые
композиции обладают рядом недостатков:
1.Они недостаточно эффективны, как показал опыт их применения на
Верхнечонском НГМ, что приводит к необходимости остановки агрегата и его
механической чистки минимум раз в полгода.
2.Определенная дефицитность данных реагентов, как закупаемых по импорту.
3.Эти реагенты достаточно токсичны.
Поэтому основной задачей предстоящего исследования является подбор
или синтез реагентов, обладающих ценными практическими свойствами, полученных из доступного отечественного сырья.
СИНТЕЗ И КРИСТАЛЛИЗАЦИОННАЯ ОЧИСТКА
АЛКОГОЛЯТОВ ЛИТИЯ РЯДА С1-С4
Амелина А.Е., Гринберг Е.Е.
ФГУП «ИРЕА», 107076, г. Москва, Богородский вал д. 3, ireon@mail.ru
Алкоголяты щелочных металлов, в частности, лития, являются перспективными материалами для использования в синтетической химии, а также источника лития в различных смесевых композициях.
Чистота используемых материалов во многих случаях является определяющей для использования этих соединений.
В представленной работе рассмотрены вопросы получения и очистки алкоголятов Li общей формулой LiOR, где R= CH3 - i-C3H7.
Алкоголяты синтезированы методом растворения металла в соответствующих спиртах.
Показано влияние температуры и характера перемешивания на скорость
растворения металла в спирте. Наиболее эффективным является ультразвуковое
перемешивание реакционной смеси.
Методом РФА определено влияние влажности исходных спиртов и атмосферы над реакционной смесью на характер образующихся кристаллов алкоголятов и оксоалкоголятов.
Исследованы температурные зависимости растворимости алкоголятов в
различных растворителях.
Изучены распределение и переход примесей ряда металлов в продукты
при очистке алкоголятов методом перекристаллизации из органических растворителей.
Определены коэффициенты распределения ряда примесей металлов между твердой и жидкой фазами при кристаллизации из органических растворов.
Показана эффективность данного метода для очистки алкоголятов лития от
примесей металлов.
Анализ соединений на содержание примесей металлов проводили методом масс-спектрометрии с индукционно связанной плазмой на приборе ELAN
DRC-e.
132
Получены образцы алкоголятов с содержанием отдельных примесей на
уровне 10-3 – 10-5 % масс.
Очищенные кристаллизацией алкоголяты лития были использованы для
получения смесевых композиций при разработке сцинтилляционных датчиков
нейтронного излучения.
СОРБЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИКЕЛЯ
В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОКАХ
Дударева Г.Н.
НИ Иркутский государственный технический университет
Кафедра общеобразовательных дисциплин
Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e–mail:gndudareva @mail.ru
Компании ОАО ГМК “Норильский никель” и “Североникель” являются
крупнейшими производителями никеля в России. Растущие объёмы сбросов
загрязнений, включающие большое количество солей никеля, попадающих в
водоемы с недостаточно очищенными промстоками, в настоящее время приобрели размеры серьезной угрозы экосистеме. Одним из недостатков действующих производств является образование солевых стоков и высокий расход реагентов на их нейтрализацию. В производственных солевых растворах электролизного производства, стоки образуются при получении карбоната никеля, используемого для очистки основного католита. Солевой сток содержит никеля в
300 раз больше, чем это допускается нормативами. Вместе с тем, никель представляет значительную ценность, а его извлечение и повторное использование в
производстве может дать значительный экономический эффект. При повторном
использовании очищенных растворов существенно сокращаются затраты на водопотребление и водоотведение. Поэтому проблема разработки новых, высокоэффективных технологий извлечения никеля с низкой себестоимостью является
актуальной экологической и экономической задачей.
Наиболее целесообразным способом извлечения никеля из стоков является сорбция. Процесс сорбционного извлечения достаточно управляем, легко
автоматизируется; эффективность процесса может быть заранее рассчитана,
описана математически и оптимизирована. Для решения проблемы нами изучены углеродные сорбенты АД-05-2 и Сибунит. Выбор сорбентов обусловлен их
доступностью, высокой сорбционной ёмкостью и удобными эксплуатационными характеристиками. Исходные образцы сорбентов не отличаются высокой
избирательностью к ионам никеля. Для повышения избирательности сорбции
нами проведено модифицирование этих образцов органическими реагентами,
имеющими функционально-аналитические группировки (ФАГ), селективно
взаимодействующие с ионами никеля(II). Модифицирование органическими
реагентами проводили из растворов 10 %-ного едкого натра, этилового спирта,
ацетона как их растворителей. В течение 4 – 6 часов углями сорбируется 22-33
мг/г диметилглиоксима (ДМГ) или 34-39 мг/г ацетгидразидина (АГ).
133
Изучение процесса сорбции проводили в статических условиях в
течение 4-х часов при 296К, 316К и 336К. Зависимость сорбции от рН растворов показывает, что максимальная сорбция наблюдается в области начала гидроксообразования никеля (II) при рН 9-10,5. В растворах 0,2 М NH3 никель может присутствовать в виде Ni(NH3)n, где n=5,6. Опираясь на эти сведения, мы
провели сопоставимые неэмпирические квантово-химические расчеты вероятных структур ионов никеля в исследуемых средах и образующихся структур
сорбированных комплексных соединений. Квантово-химические расчеты указанных структур по методу ab-initio выполняли c использованием программного комплекса Gaussian-98 в приближении гибридного функционала плотности
D3LIP. Все структуры были полностью оптимизированы в базисе LAN2DZ.
Учет влияния сольватного окружения проводился в рамках метода самосогласованного реактивного поля SCRF, базирующегося на континуальной модели
Кирквуда – Онзагера. Этот метод позволяет на уровне расчетов ab initio оценить вклад электростатических эффектов в сольватацию ионов растворителем.
Молекулярную структуру рассчитываемых соединений получали с использованием программы ChemCraft. Квантово-химические расчеты показали, что
наиболее энергетически устойчивой формой присутствия иона никеля (II) в
растворе является Ni(OH)(NH3)5. Тогда уравнение сорбции будет выглядеть
следующим образом:
2.С-R-OН + Ni(NH3)5(OH)+  (С-R-O)2-Ni + 5.NH3 + Н+ + Н2О,
где С–поверхность угля; R-OН–активные реакционно-способные группировки. На модифицированных сорбентах сорбция происходит согласно уравнению:
[Ni(NH3)5(OH)+]++2H2D  Ni(NH3)2(HD)2+H++ 3NH3+H2O,
где H2D–молекулы ДМГ и АГ, которые можно представить двухосновными кислотами. При образовании комплекса с никелем из каждой молекулы
реагента вытесняется один протон, чем можно объяснить снижение значений
рН растворов после сорбции на 0,1–0,5 единиц рН.
Концентрацию никеля в растворах в процессе сорбции определяли по методикам [1,2]. Взаимодействие никеля с АГ происходит в водно-ацетоновой
среде при рН >8 с образованием комплексного соединения состава 1:1 с λmax
=580 нм, которое можно извлекать в полярный органический растворитель (нбутанол) с одновременным концентрированием.
При сравнении избирательности реагентов, предложенных в качестве
аналитических реагентов на ионы никеля (II), установлено, что новые реагенты
класса ацетгидразидинов (АГ) превосходят по избирательности известные в литературе. АГ позволяют проводить определение никеля в растворах в присутствии 1.4. 104 – кратных количеств ионов кальция, 1. 104 - магния, 5. 102 - молибдена, 3. 102 - железа (III), 10 – меди, 7. 102 – титана, 1. 103 – ванадия (V), 1.5. 102 –
марганца, 2. 103 – цинка, больших количеств неорганических анионов.
Предложена технологическая схема сорбционного извлечения никеля
для получения высококонцентрированных растворов никеля, пригодных для
134
дальнейшей переработки. Схема предусматривает возможность максимального
возврата воды в оборот, что позволит снизить затраты на забор свежей воды.
Список литературы
1. В.М.Пешкова, В.М.Савостина. Аналитическая химия никеля. М.:
Наука, 1966, 201с.
2. А.с. №1112274. Способ определения никеля. Б.И. №33 от 07.09.84.
CОРБЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ МАРГАНЦА ИЗ РАСТВОРОВ
УГЛЕРОДНЫМИ СОРБЕНТАМИ
Минаева Л.А., Дударев В.И., Кондакова О.А.
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический
университет, кафедра Химической технологии неорганических веществ и материалов, г. Усолье-Сибирское ул. Менделеева 65, llyda@yandex.ru
Разработка эффективных сорбционных способов извлечения растворимых примесей тяжёлых металлов в настоящее время является одной из острых
проблем технологии водоподготовки. Марганец является составляющей промышленной пыли и мигрирует в окружающей среде с частичками пыли. При
попадании в почву марганец подвергается биологическому окислению или
восстановлению в формы Мn4+ и Mn2+, что зависит от значения рН, аэрации
почвы, температуры и затем он попадает в воду. Современные требования к качеству воды, используемой во всех отраслях хозяйства, определяют, что содержание ионов марганца не должно превышать 0,05−0,1мг/л (СанПиН
2.1.4.1074-01, ГН 2.5.1315−03), так как соединения марганца оказывают общетоксическое и мутагенное действие.
Нами исследованы сорбционные свойства углеродного сорбента АД-05-2
для извлечения ионов Mn (ΙΙ) из водных растворов. Определены оптимальные
условия процесса сорбции катионов марганца из растворов и количественные
характеристики процесса сорбции. Ионный обмен катионов Mn (ΙΙ) изучали из
модельных водных растворов при различных температурах, методом переменных навесок, корректировали рН раствора и осуществляли его контроль на иономере ЭВ-130 М.
Основные сведения о сорбционных свойствах углеродного сорбента получали с помощью изотерм сорбции, характеризующих зависимость поглощающей способности данного сорбента от концентрации сорбируемого компонента при постоянной температуре. Статический метод определения сорбционной
ёмкости сводится к определению концентрации исходного раствора, встряхиванию навески сорбента с раствором в течение времени, требуемого для установления сорбционного равновесия, и определению концентрации вещества,
оставшегося несорбированным. Для приготовления модельных растворов использовали навески соли MnSO4∙5Н2О квалификации х.ч. и дистиллированную
воду. Концентрацию ионов Mn(II) определяли до и после процесса сорбции методом комплексонометрии и фотометрическим методом на фотоколориметре
КФК–2 по методике определения марганца основанном на окислении его со135
единений до MnO4- в кислой среде персульфатом аммония в присутствии
ионов серебра в качестве катализатора. Экспериментально величину адсорбции
(Ау) ионов марганца (ΙΙ) на углеродном сорбенте вычисляли по уравнению:
Ау = (Сисх – Сравн.) ∙Vр-ра / m
где Сисх – исходная концентрация катионов марганца (II) в растворе,
моль/л; Сравн. – равновесная концентрация катионов в растворах после процесса
сорбции, моль/л; Vр-ра – объем раствора, л; m – навеска сорбента, используемого
для процесса сорбции, г.
Концентрацию ионов Mn(II) определяли до и после процесса сорбции фотометрическим методом на фотоколориметре КФК–2 по методике определения
марганца основанном на окислении его соединений до MnO4- в кислой среде
персульфатом аммония в присутствии ионов серебра в качестве катализатора.
Важным фактором, определяющим адсорбционное равновесие, является
температура. Получены изотермы сорбции (рис.) при температурах 298К,
308К,318К, 328К и рН=7,5.
Изотермы адсорбции ионов марганца (II) принадлежат к изотермам мономолекулярной адсорбции с высоким сродством извлекаемых ионов к углеродному адсорбенту. Амфотерные углеродные сорбенты, к которым принадлежит изучаемый сорбент АД-05-2, имеют в своем составе ионообменные группировки, которые участвуют в ионообменных процессах при сорбции из водных растворов.
Ау ∙ 10-4 моль/г( 5,5 мг/г)
Основной
Основной
Т=298К
Основной
Т=308К
Т=318К
Основной
Т=328К
Основной
Основной Основной Основной Основной Основной
Ср ∙ 10-4 моль/л
Рис. Изотермы сорбции ионов марганца (ΙΙ) на углеродном сорбенте
АД-05-2 ,m=1г , рН=7,5
Таким образом, установлено, что углеродные сорбенты марки АД-05-2
способны сорбировать ионы Mn (II). Они являются перспективными сорбентами для очистки водных растворов от ионов марганца (II), их применение может
обеспечить глубокую очистку растворов солей марганца при максимальном
выходе очищенных солей. Сорбционный метод очистки с применением сорбен136
тов марки АД-05-2 может быть экономически оправдан и полученные материалы перспективны для извлечения ионов Mn (II) из производственных стоков.
ТРИС(БЕНЗЕН-1,2-ДИОЛАТО)ГЕРМАНАТ НАТРИЯ
Белорусова М.В., Маргунова Д.П., Постникова О.А.,
Ле Ньят Тхюи Занг, Барышок В.П.
Иркутский государственный технический университет, Иркутск, Россия
e-mail: baryshok@istu.edu
В аналитической химии германий количественно осаждают из слабокислых растворов (рН 3,5-4,5) в виде пирокатехингерманатов ортофенантролиновых комплексов кадмия, цинка, меди(П), кобальта и никеля состава
[Ge(C6H4О2)3][МPhen2] (М=Cd, Zn, Cu, Co, Ni) [1]. Комплексы дикатехолатов
германия с тетрагидрофураном регулируют полимеризацию метилметакрилата
и стирола [2].
Реакцией диоксида германия с пирокатехином и гидроокисью натрия в
среде этилового спирта нами получен трис(бензен-1,2-диолато)германат
натрия:
HO
C2H5OH
GeO2 + 3
+
2 NaOH
- 4 H2O
HO
2O
2 Na+
Ge
O
3
Состав и строение полученного гексакоординированного комплекса германия подтверждены элементным анализом и методами ИК- и ПМРспектроскопии.
Список литературы
1. Назаренко В.А. Аналитическая химия германия. M.: «НАУКА». 1973.
261 с.
2. Ваганова Л.Б., Мещерякова И.Н., Малеева А.В., Пискунов А.В., Гришин Д.Ф. Тез. докл. Всероссийского симпозиума «Теоретическая, синтетическая, биологическая и прикладная химия элементорганических соединений»,
С.-Петербург, 2011.с.66.
УЗЕЛ СЖИГАНИЯ АММИАКА
Ищук Н.А., Корнеева А.А, Лисовская Т.А., Ленский С.В., Скурковина С.О.
137
ОАО «ИркутскНИИхиммаш», ул. Академика Курчатова, д. 3, г. Иркутск
Е-mail: himmash@irk.ru http://himmash.irk.ru
В настоящее время на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) все большее внимание уделяют решению экологических проблем, что вызвано ужесточением требований к выбросам вредных веществ в водоемы и атмосферу. Поэтому, все более востребованными становятся передовые технологии, обеспечивающие снижение до минимума воздействие промышленных предприятий на
окружающую среду.
Одной из проблем современных НПЗ с глубокой переработкой сырья,
имеющих в своем составе каталитический крекинг, гидрокрекинг, гидроочистку и другие процессы с химическим преобразованием сырья, является очистка
технологических сточных вод установок от сероводорода и аммиака, образующихся при деструкции серо- и азотсодержащих органических соединений.
Выделяемые сероводород и аммиак можно направлять на дальнейшую
переработку, однако, это требует дополнительных затрат на строительство соответствующих узлов утилизации, что не всегда экономически целесообразно.
На этом фоне сжигание газообразного аммиака и непосредственная утилизация тепла дымовых газов в котле-утилизаторе для получения водяного пара
выглядит наименее затратным и наиболее эффективным способом.
ОАО «ИркутскНИИхиммаш» разработало и успешно внедряет в составе
установки очистки сульфидно-аммонийных сточных вод на НПЗ ОАО «АНХК»
узел утилизации аммиака посредством его сжигания с получением перегретого
пара давлением 1,5 МПа (абс.).
Полное сгорание газообразного аммиака осуществляется при температуре
свыше 1000 °C. При этом аммиак вступает в основную реакцию окисления с
образованием азота и воды:
4NН3 + 3О2  2N2 + 6Н2О.
Для снижения образования окислов азота предусмотрена подача в камеру
сгорания реакционной печи смеси аммиака с паром. При этом протекает реакция восстановления:
NO + NН3 + 1/4О2 N2 + 3/2Н2О.
Регулирование температуры сгорания аммиака в печи осуществляется за
счет ввода циркуляционных дымовых газов.
Проектной документацией узла сжигания аммиака для защиты воздушного бассейна предусмотрены следующие мероприятия:
технологический процесс осуществляется в герметичной аппаратуре;
рециркуляция дымовых газов обеспечивает снижение выбросов оксидов
азота;
введение парогазовой смеси аммиака в восстановительную часть печи
снижает образование выбросов NOx;
узел сжигания аммиака оснащен системами автоматического регулирования и контроля всех необходимых параметров технологического режима.
138
Состав дымового газа, выбрасываемого в атмосферу через дымовую трубу, приведен в таблице 1.
Таблица 1 – Состав дымового газа
Наименование показателя
Значение
Средний состав, % об.
CO2
0,02
N2
68,84
H2O
29,78
О2
0,56
Ar
0,66
NOх
2000 мг/нм3
Анализ результатов расчетов рассеивания показывает, что сумма максимальных приземных концентраций вредных веществ по всем веществам и
группам суммаций не превышает предельно допустимых концентраций на границе санитарно-защитной и жилой зон. Высота дымовой трубы обеспечивает
оптимальное рассеивание веществ, содержащихся в дымовых газах.
Таким образом, узел сжигания аммиака обеспечивает утилизацию аммиака установки очистки сточных вод и получение перегретого водяного пара,
снижает нагрузку на окружающую среду и повышает экономическую эффективность производства.
Список литературы
1. Андреев Б. В. Глубокая локальная очистка заводских стоков от сероводорода и аммиака / Б. В. Андреев, В. В. Андриканис // Химия и технология топлив и масел. - 2006. - N 2. - С. 52.
2. Андриканис В.В. Реконструкция блока очистки технологического конденсата. Установка Г-43-107М/1 в ООО "ЛиНОС" / В.В. Андриканис,
Б.В.Андреев,
К.Б.Рудяк,
Ф.В.Карпеко,
А.В.Иванов,
Н.Н.Парсентьев,
В.С.Никитенко, Г.В.Данилов, И.А. Синельников // Химия и технология топлив
и масел. - 2006. - N 3. - С. 52.
3. Патент РФ № 2162444 Способ очистки технологических сточных вод
от сульфидной серы и аммонийного азота - заявка № 2000115340/12 от
16.06.2000; опубликован 27.01.2001.
4. Пособие к СНиП 11-01-95 «По разработке раздела проектной документации «Охрана окружающей среды».
УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ
СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛЛОВ
Сапрыгина В.Н, Факеева С.Ю.
НИ «Иркутский государственный технический университет»
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова 83, e-mail: sonya.fakeeva@mail.ru
Химической технологии
В настоящее время соотношение в применении между пластичными
смазками и масами меняется в пользу пластичных смазок. Расширение обла139
200
200
180
180
160
160
140
120
Синтез 1
100
Синтез 2
80
60
40
20
Температура каплепадения
Температура каплепадения
стей применения пластичных смазок при неизменном производстве обеспечивается улучшением их эксплуатационных свойств, в первую очередь увеличением их долговечности. Продукты переработки нефти позволяют получить смазывающий материал, имеющий более улучшенные эксплуатационные характеристики по сравнению с нефтяными маслами. Ассортимент выпускаемых пластичных смазок можно увеличить за счет применения полупродуктов нефтепереработки.
Целью данной работы является улучшение эксплуатационных свойств
пластичных смазок, и расширение их ассортимента
В качестве дисперсионной среды были использованы : базовое нефтяное
масло, прошедшее гидроочистку и депарафинизацию; деасфальтизат с НПЗ
ОАО «АНХК». Загущение производилось натриевым мылом.
Получение пластичной смазки осуществлялось введением дисперсионной среды в два приема (вторая часть при Т 145˚С), ее Тк.п - 157 ˚С синтез 2.
Смазка проверялась на: термостабильность, температуру плавления пластичной смазки (Температура каплепадения определяется по ГОСТ 6793-53),
стабильность при хранении (выпотевание дисперсионной среды не более 30%),
и коррозионную активность (нанесение пластичной смазки на пластинки из
разных конструкционных материалов при разных температурах), испаряемость.
При использовании в качестве дисперсионной среды базового масла,
наблюдалось полное совмещение компонентов, Тк.п такой смазки составляет
159 ˚С – синтез 1.
Вторым направлением в исследовании является получение полусинтетической пластичной смазки. Использование синтетической основы позволяет
расширить ассортимент, диапазон применения и улучшить эксплуатационные характеристики пластичной смазки.
Нами была исследована смесовая композиция на основе базового масла
и ПЭС (Полиэтилсилокскановая жидкость). Однако в ходе синтеза было обнаружено, что ПЭС и натриевое мыло в смеси не дают гомогенную систему
(синтез 3) Предлагается вводить ПЭС в готовую пластичную смазку в следующих соотношениях 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1.
140
120
Синтез 1
100
Синтез 2
80
60
40
20
0
1:1
2:1
3:1
4:1
5:1
0
1:1
Соотношение:Смазка+ПЭС
Рис. 1 – Зависимость Тк.п от соотношения: смазка и ПЭС .
2:1
3:1
4:1
5:1
Соотношение: смазка+деасфальтизат
Рис.2 – Зависимость Тк.п от соотношения:
смазка на основе базового масла и деасфальтизата
140
Следует отметить, что способ приготовления пластичной смазки оказывает существенное влияние на ее физико-химические свойства, что выявлено
при соотношении 2:1 синтез 2, и 3:1 синтез 1 . Это подтверждается изменением температуры каплепадения рис.1 и 2.
Для расширения ассортимента и области применения выпускаемых пластичных смазок в качестве дисперсионной среды, нами был предложен деасфальтизат с установки деасфальтизация гудрона. Время контакта 90 минут при
Т 110˚С (Тк.п этой смазки составляла 57˚С - синтез 6). Для повышения Тк.п в
композиции увеличено содержание загустителя (в два раза). Тк.п повысилась до
90 ˚С - синтез 7. Создание полусинтетической смазки (синтез 5) на основе деасфальтизата, показало, что при введении ПЭС в соотношении 5:1 образуется
мазеобразная система Тк.п50˚С. Это дает возможность использовать ее как пушечную смазку (ГОСТ 19537-93), которая в летнее время легко снимается с деталей.
Так же нами было исследовано влияние введения деасфальтизата в пластичную смазку синтеза 1 и 2. Максимальная Тк.п составляет 2:1 (синтез
1+деасфальтизат) и 3:1 (синтез 2+деасфальтизат) (рис.2).
В настоящее время одной из актуальных задач по сохранению окружающей среды является утилизация отходов теплоэнерегитческой отрасли (зола).
Отдельным направлением в исследовании эксплуатационных свойств
пластичной смазки, является исследование изменения свойств пластичной
смазки за счет введения в неемелкодисперсной угольной золы. Золу можно
использовать для увеличения адгезии пластичной смазки. Подвижность смазки оказывает немаловажное влияние на стабильность пластичной смазки. Подвижность смазки должна быть достаточной, что бы обеспечить постоянное
покрытие поверхности. При работе смазка выдавливается в стороны, а после
снятия нагрузки должна возвращаться обратно. В противном случае рабочие
поверхности остаются непокрытыми смазкой и смазывание нарушается, то
следующий узел не смазывается.
На рис.3 представлена зависимость изменения Тк.п от количества введенного наполнителя
160
140
120
120
Температура каплепадения
Температура каплепадения
140
100
Синтез 1
80
Синтез 2
60
40
100
80
Синтез 6
Синтез 7
60
40
20
20
0
0
1:1
2:1
3:1
4:1
1:1
5:1
Рис. 3 – Зависимость Тк.п от соотношения
смазки на основе базового масла и золы.
2:1
3:1
4:1
5:1
Соотношение:смазка +зола
Соотношение:Смазка+зола
Рис. 4 - Зависимость Тк.п от соотношения
смазки на основе деасфальтизата и золы.
Показано, что введение золы снижает Тк.п смазочной композиции на основе базового масла (Тк.п исходной смазки 159 – синтез 1, и 157 – синтез 2 ). Эту
141
смазку предлагается использовать в легконагруженных узлах малофорсированных двигателях машин и механизмов.
При введении золы в смазку на основе деасфальтизата, температура каплепадения увеличивается в соотношении 1:1 – синтез 6 и 7 (рис.4), что раскрывает новые области применения данной смазки. Тк.п полученной в тех же условиях смазки (с удвоенной массой загустителя синтез7) и золы, выше чем Тк.п
смазки на основе деасфальтизата (синтез 6) .
Таким образом, проведенное исследование позволяет расширить область
применения пластичной смазки, утилизировать отходы теплоэнергетики и
улучшить экологическую обстановку в регионе.
ФОРМИРОВАНИЕ КОМПОЗИТОВ В ЗОЛЬ-ГЕЛЬ ПРОЦЕССАХ С
УЧАСТИЕМ N,N'- БИС(ТРИЭТОКСИСИЛИЛПРОПИЛ)ТИОКАРБАМИДА И СОПОЛИМЕРОВ НА ОСНОВЕ ВИНИЛГЛИЦИДИЛОВОГО ЭФИРА С ВИНИЛХЛОРИДОМ
О.В. Лебедева, Е.И. Сипкина, А.М. Знаенок
Иркутский государственный технический университет
Композитные материалы, совмещающие органическую и неорганическую
фазы, являются объектами новейших технологий, так как сочетают лучшие
свойства оксидов металлов и полимеров.
Полимер - неорганические материалы, полученные золь-гель методом,
отличаются повышенной механической прочностью и термостабильностью, являются усиливающими наполнителями для пластиков и резин, “связующими”
полимерными компонентами, улучшающими термохимические, реологические,
электрические и оптические свойства материалов. Также гибридные композиты
находят широкое применение при очистке сточных и природных вод, извлечении и концентрировании металлов в аналитической химии.
Исследован процесс формирования термостабильных и нерастворимых
композитов на основе N,N'-бис(триэтоксисилилпропил)тиокарбамида и сополимеров винилглицидилового эфира с винилхлоридом (ВЭГ-ВХ). Гидролитическая поликонденсация N,N'-бис(триэтоксисилилпропил)-тиокарбамидав водноспиртовой щелочной среде протекает в результате параллельно и последовательно протекающих реакций гидролиза и поликонденсации по схеме:
142
OEt
OEt
EtO
Si
(CH2)3 NH
OEt
C
NH
(CH2)3 Si
O
O
Si
C2H5OH
OEt
S
O
H2O
OEt
(CH2)3 NH
C NH
S
O
(CH2)3 Si
O
O
n
Щелочной гидролиз N,N'-бис(триэтоксисилилпропил)тиокарбамида в сочетании с сополимерами на основе ВЭГ-ВХ в течение нескольких часов приводит к образованию с высоким выходом твердых продуктов – термически устойчивых гибридных взаимопроникающих сополимеров, нерастворимых в кислотах и органических растворителях. Это порошкообразные продукты кремового
цвета, сформированные из атомов Si, N, C, О, и H.
Продукты гелеобразования обладают высокой термической стабильностью (температуры разложения достигают 300 0С) и развитой удельной поверхностью.
Выявлено, что состав образующихся композитов существенно зависит от
скорости процесса гидролиза N,N'-бис(триэтоксисилилпропил)тиокарбамида,
обусловленного рН среды. Скорость щелочного гидролиза значительно возрастает с увеличением рН среды.
Состав и строение полученных композитов подтвержден данными элементного анализа и ИК спектроскопии.
Разработанные методы получения композитов основаны на использовании товарных продуктов, отличаются высокой технологичностью и простотой
аппаратурного решения.
Предлагаемые гибридные композиты могут найти применение в качестве
полимерных электролитов, адсорбентов наночастиц, нанокатализаторов, ионопроводящих материалов и др.
Список литературы
1. Пожидаев Ю.Н., Шаглаева Н.С., Лебедева О.В., Бочкарева С.С.,
Сафронов А.П., Воронков М.Г. Сополимеры на основе продуктов гидролиза
тетраэтоксисилана с поли-N-винилазолами и поливинилпиридинами // Журнал
прикладной химии.  2007.  Т.80, № 8. C. 1346-1349.
2. Шаглаева Н.С., Пожидаев Ю.Н., Лебедева О.В., Султангареев Р.Г.,
Бочкарева С.С., Еськова Л.А. Органо-неорганические композиты на основе тетраэтоксисилана и азотистых полиоснований // Журнал физической химии. 
2007.  Т. 81, № 3.  С. 406-409.
СЕКЦИЯ 5
143
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОГО
ПРОИЗВОДСТВА И УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ
ГАЗОСОДЕРЖАНИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
СЛАБОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ
Сипкина Е.И, Абрамушкина Д.Ю.
Иркутский государственный технический университет,
кафедра «Химии и пищевой технологии им. Тутуриной»
664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: evgiv84@mail.ru
Глобальный рынок минеральной воды в мире является одним из самых
больших сегментов рынка напитков и составляет около 130 миллиардов литров.
Наиболее развитый рынок минеральной воды в Северной Америке, где его объем в 2010 году составил 35 миллиардов литров. Второй по размеру рынок минеральной воды в мире – Западная Европа с объемом 26 миллиардов литров в
2010 году. Рынок воды юго-восточной Азии составляет 15 миллиардов литров,
который в ближайшее время должен обогнать Китай с объемом потребления 14
миллиардов литров в год. Наибольший потенциал роста бутилированной воды с
точки зрения потребления на душу населения находится в странах Восточной
Европы, России, Ближнего Востока, хотя на данный момент наибольший среднегодовой прирост рынка воды показывает Китай, Юго-Восточная Азия и Южная Америка. Сибирский регион богат различными по своему химическому составу и лечебным свойствам минеральными водами. Газосодержание исследуемых минеральных вод Восточной Сибири определяли по ГОСТу манометрическим [1] и титримерическим [2] методами. В качестве объекта исследования
использовали минеральные воды Восточной Сибири: Иркутскую, Куку курортную, Куку-7, Мальтинскую, вода Ессентуки - 4 была взята для сравнения. Результаты манометрического метода анализа представлены в табл. 1.
Таблица 1 - Результаты манометрического метода анализа
Минеральная
Объем
Коэффициент Показания
Массовая
вода
газового
А для бутылок манометра, доля диоксида
пространства, вместимостью
кПа
углерода, %
3
3
см
0,5 дм
Иркутская
55
0,020
190
0,27
Кука курортная
38
0,014
150
0,20
Кука - 7
14
0,006
130
0,17
Ессентуки - 4
20
0,007
150
0,19
Мальтинская
36
0,011
230
0,30
Аршан
24
0,009
110
0,14
Известно, что величина удельной электрической проводимости природных вод широко используется в программах наблюдений за состоянием водной
среды и для оценки минерализации вод. Удельная электропроводность воды
служит удобным суммарным индикаторным показателем антропогенного воз144
действия на окружающую среду. В работе определена удельная электрическая
проводимость исследуемой минеральной воды (табл. 2).
Таблица 2 - Зависимость электропроводности от времени
Аршан
Кука
Иркутская
Ессентуки 4
мин
3
3
3
t,
χ ·10 , См/cм χ ·10 , См/cм χ ·10 , См/cм χ ·103 , См/cм
1
5,374
4,612
5,635
14,276
10
5,416
4,635
5,773
14,841
20
5,439
4,653
5,804
14,956
30
5,454
4,671
5,831
15,104
40
5,464
4,685
5,863
15,202
50
5,472
4,698
5,909
15,307
60
5,505
4,713
5,931
15,396
70
5,509
4,717
5,946
15,472
80
5,507
4,725
5,952
15,537
90
5,509
4,725
5,955
15,634
Одним из важнейших показателей качества воды является рН. Величина
водородного показателя имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. В ходе экспериментов контролировали рН минеральной воды (табл. 3).
Таблица 3 - Значения рН минеральной воды
τ, мин
Иркутская
Аршан
Кука курортная
Ессентуки 4
рН
рН
рН
рН
1
4,87
5,60
5,76
7,19
10
5,02
5,62
5,91
7,22
30
5,17
5,71
6,05
7,24
60
5,22
5,77
6,10
7,25
90
5,24
5,88
6,11
7,25
Значение рН во времени увеличивается так как углекислый газ выделяется из воды, концентрация СО2 при этом уменьшается, и концентрация ионов
водорода тоже уменьшается, со смещением состава воды в сторону нейтральных значений.
Полученные экспериментальные сведения представляются полезными
для оценки лечебного качества минеральных вод и понятия механизмов их воздействия на организм человека.
Список литературы
1. ГОСТ 23268.2-91. Воды минеральные питьевые, лечебные, лечебностоловые и природные столовые. Методы определения двуокиси углерода // М.:
Изд-во стандартов, 1991. 11 с.
2. ГОСТ 23268.3-78. Воды минеральные питьевые, лечебные, лечебностоловые и природные столовые. Методы определения гидрокарбонат ионов //
Государственный контроль качества минеральной воды и напитков: М.: Изд-во
стандартов, 2003. 5 с.
145
ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОРБЦИИ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
Домрачева В.А., Шийрав Г., Шкаверо Е.Н.
ИрГТУ, каф. ОП и ИЭ.
Увеличение сброса сточных вод промышленных предприятий приводит к
загрязнению рек, озер, и морей. Эта проблема особенно актуальна в топливноэнергетическом комплексе, нефтяной, химической, металлургической и пищевой отраслях промышленности. Основными загрязнителями сточных вод являются ионы тяжелых металлов (меди, железа, молибдена, цинка, никеля и др.).
Следовательно, необходимы природоохранные мероприятия, позволяющие
снизить содержание тяжелых металлов в сточных водах до санитарногигиенических норм.
Использование фильтрующих материалов играет значительную роль для
очистки сточных вод от загрязнения и извлечения ценных компонентов. В качестве фильтрующих материалов используют углеродные сорбенты (УС), природные и синтетические сорбенты, глинистые породы, цеолиты и т.д.
Сырьем для получения углеродных сорбентов могут служить древесина
(в виде опилок), древесный уголь, торф, торфяной кокс, ископаемые угли и тяжелые отходы нефти. УС используются для извлечения ионов тяжелых цветных металлов из производственных растворов металлургической промышленности.
Цель данной работы состоит в том, чтобы изучить сорбционный процесс
для ионов Cu2+ , Fe2+ , Fe3+ и Mo6+ в статических условиях на УС, полученных
из монгольских бурых углей Баганурского месторождения.
Сорбционная активность углей зависит от различных факторов, таких как
кислотность среды, время контакта активного угля с раствором, концентрация
металлов в исходных растворах. Исследования влияния кислотности среды на
сорбционную емкость проводили в интервале рН от 4 до 11, кислотность среды
поддерживали добавлением аммиачно-ацетатных буферных растворов. Опытным путем определено, что максимальная емкость сорбентов по ионам металлов находится в следующих интервалах кислотности: для меди Cu2+ рН=8-8,5;
для Fe2+ рН=5-5,5; для Fe3+ рН=6-6,5; для Mo6+ рН=7-8 (рис. 1). Важным фактором, определяющим экономичность производственного процесса, является
время сорбции. Оптимальное время сорбции для ионов Fe2+ , Fe3+ и Mo6+ составляет 2 часа, для ионов Cu2+- 1 час.
146
Сорбционная емкость, ммоль/г
0.16
0.14
Cu(II)
0.12
Fe(II)
0.10
0.08
Fe(III)
0.06
0.04
Mo(VI)
0.02
0.00
0
2
4
6
8
рН
Рис. 1. Зависимость сорбции ионов металлов от рН
10
12
При оптимальных значениях рН и времени сорбции методом неизменной
навески и переменных концентраций были получены изотермы сорбции ионов
металлов на буроугольном сорбате АББ (рис. 2).
0.30
Сорбционная емкость, ммоль/г
0.25
Cu(II)
0.20
Fe(II)
0.15
Fe(III)
0.10
Mo(VI)
0.05
0.00
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
Рис. 2. Изотермы сорбции ионов металлов на АББ
Расчетные значения предельной емкости монослоя и констант сорбционного равновесия для сорбента АББ приведены в таб. 1.
Таблица 1- Постоянные уравнения Лэнгмюра
сорбент
константы
Cu2+
Fe2+
Fe3+
Mo6+
АББ
А m*103,
3,30
2,33
2,74
0,94
моль/г
Кл* 10-3
1,26
1,88
0,77
-43,75
А m – предельная сорбционная емкость монослоя; Кл – константа сорбционного равновесия.
В области малых концентраций изотерм сорбции удовлетворительно описываются уравнением Фрейндлиха (таб. 2).
Таблица 2 - Константы уравнения Фрейндлиха
сорбент
Cu2+
Fe2+
Fe3+
Mo6+
АББ
k
n
k
n
k
n
k
n
3,17
0,96
8,33
0,68
1,33
1,0
1,08
1,08
Константы k и n позволяют проводить сравнение сорбционной активности сорбента по отношению к разным металлам. В соответствии с константами
147
Фрейндлиха сорбционный ряд активности выглядит следующим образом: Fe2+
> Cu2+ > Fe3+ >Mo6+.
С увеличением емкости заполнения поверхности сорбента теплота сорбции меняется несущественно, что говорит об энергетической неоднородности
поверхности УС. Вначале заполняются участки, имеющие большой сорбционный потенциал, поэтому первые порции сорбата поглощаются прочнее.
Для описания диффузионных процессов используют уравнения законов
Фика. В данной работе в качестве основной кинетической зависимости получали кинетическую кривую, т. е. изменение величины адсорбции от времени. На
рис. 3 показаны кинетические кривые Fe2+ на углеродном сорбенте АББ.
Сорбционная емкость, моль/г
0.3
0.25
0.2
293
0.15
333
313
0.1
0.05
0
0
15
30
45
60
75
90
105
Время, мин
Рис. 3. Кинетические кривые сорбции Fe(II) на сорбенте АББ
Чем выше энергия активации, тем в большей степени изменяется скорость адсорбции при изменении температуры. Из графической зависимости
lgK=f(1/Т) определяли энергию активации Еа = 2,303 R*tgα .Рассчитанные значения энергии активации представлены в табл.3.
Таблица 3 - Термодинамические показатели сорбции ионов металлов
сорбент
Ме
А*103,моль/г Q, кДж/моль Е,кДж/моль К*103,с-1
АББ
Cu2+
0,014
0,570
8,058
0,115
2+
Fe
0,11
1,705
5,915
0,288
3+
Fe
0,06
2,078
6,698
0,247
6+
Mo
0,085
3,895
2,105
1,423
Полученные значения энергии активации свидетельствуют о протекании
процесса сорбции в переходной от диффузионной к кинетической области. Чем
выше энергия активации, тем в большей степени изменяется скорость адсорбции при изменении температуры.
Таким образом, исследован процесс сорбции ионов Cu2+ , Fe2+ , Fe3+ и
Mo6+ УС, определена оптимальная область рН, оптимальное время сорбции,
построены и изучены изотермы сорбции. Изотермы сорбции меди, железа и
молибдена носит мономолекулярный характер. Исследования подтвердили пер148
спективность использования данного сорбента для извлечения ионов тяжелых
металлов из сточных вод.
Список литературы
1. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. Л.: Химия, 1982. 168 с.
2. Колотов Ю.А. Теоретические основы ионного обмена. Л.: Химия, 1986.
280 с.
3. Домрачева В.А Извлечение металлов из сточных вод и техногенных
образований: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. 152 с.
4. Домрачева В.А., Шийрав Г. Получение и исследование сорбентов на
основе ископаемых углей монгольских месторождений // Вестник ИрГТУ. Иркутск, 2011. №7. с. 73-79.
КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ТОНКИХ ПЫЛЕЙ
МЕДЕПЛАВИЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Сергеева Ю.Ф., Мамяченков С.В., Сергеев В.А., Анисимова О.С.
Галлямова Н.Р.
Уральский федеральный университет имени первого Президента России
Б.Н.Ельцина Кафедра металлургии тяжелых цветных металлов,
г. Екатеринбург, Мира 19, svmamyachenkov@yandex.ru
Пыли, образующиеся в процессах пирометаллургической переработки
различного сырья на предприятиях медной отрасли цветной металлургии, являются сложными многокомпонентными продуктами. Содержание и состав
пылей определяется типом обрабатываемого сырья и параметрами процессов.
Особый интерес представляют тонкие пыли, образующиеся при переработке полиметаллических материалов в автогенных плавильных агрегатах. В
них содержатся значительные количества меди, цинка, свинца, железа и мышьяка. Особенностями их являются сложный химический и фазовый состав. Применение пирометаллургических схем не целесообразно ввиду их существенных
недостатков: невысокое качество получаемых продуктов, необходимость
очистки и обезвреживания газов. Продукты, получаемые при переработке техногенных отходов в пирометаллургических агрегатах требуют дополнительной
доработки.
Комплексная переработка пыли предполагает использование самостоятельной технологии, в частности, гидрометаллургической. В качестве растворителей используют растворы кислот, щелочей, солей, а также органические
растворители. Использование кислот связано с дополнительным расходом реагентов для селективного выделения металлов из растворов. Кроме этого, необходимо создание специального кислотостойкого оборудования, часто работающего при повышенных температурах. При использовании щелочных растворителей для извлечения свинца возникают трудности с их регенерацией и последующей утилизацией, а также переработкой получаемых продуктов. Чаще
всего они загрязнены другими металлами, что приводит к необходимости дальнейшего их разделения. Органические растворители характеризуются большой
емкостью по металлам, а также возможностью их регенерации и возвращением
149
на стадию выщелачивания. Кроме того, они не требуют применения специальных конструкционных материалов.
Актуальность исследований по поиску новой технологии комплексной
переработки пылей обусловлена следующими причинами: на заводах цветной
металлургии скопились десятки тысяч тонн техногенного о сырья, переработка
которого актуальна как по экономическим, так и по природоохранным причинам; утилизация техногенных образований медеплавильного производства
предотвращает потенциальный ущерб природе и здоровью людей и повышает
комплексность использования рудного сырья.
На кафедре МТЦМ Уральского федерального университета разрабатывается схема по переработке тонких пылей медеплавильных предприятий с применением фосфорсодержащего комплексообразователя – оксиэтилидендифосфоновой кислоты. Головной операцией схемы является выщелачивание тонкой
пыли в растворе комплексообразователя с рН системы 12. При этом в раствор
из пыли переходит весь свинец и незначительное количество меди, цинка и железа. Для селективного разделения свинца от других металлов-примесей, понижаем рН среды до значений 8,5 – 9. Ввиду малой растворимости свинцовофосфонатной соли в растворе комплексообразователя она выпадает в осадок. Далее
полученный осадок отделяем от раствора фильтрованием, а затем заново растворяем. Полученный свинцовый раствор подвергаем процессу электроэкстракции, а отработанный электролит направляем на первую стадию выщелачивания тонкой пыли.
Кек после первой стадии выщелачивания, подвергаем повторному выщелачиванию раствором того же комплексообразователя в кислой среде при рН
около 1. При этом в раствор практически полностью переходят остальные металлы. Полученный раствор направляем на разделение и выделение металлов в
товарные продукты.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И СОРБЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ БУРЫХ УГЛЕЙ
Домрачева В.А., Трусова В.В., Диянова Л.В., Неудачина Н.И.
ФГБОУ ВПО НИ Иркутский Государственный Технический Университет, кафедра Обогащения полезных ископаемых 664074 г. Иркутск, ул. Лермонтова,
83, domra@istu.edu
Углеродные сорбенты находят все возрастающее применение в различных технологических процессах. Углеродные сорбенты – это углесодержащие
материалы, получаемые на основе природного или полимерного сырья, характеризующиеся разветвленной пористой структурой и поглотительной способностью по широкому спектру веществ, извлекаемых из газовых и жидких сред.
Углеродные сорбенты могут быть получены из разнообразного углеродсодержащего сырья – древесины, антрацита, каменного и бурого угля, торфа и отходов их переработки, а также из лигнина, сельскохозяйственных отходов и т.д.
150
На основе бурых углей возможно получение широкого ассортимента
сорбционных материалов: порошковых, дробленных и гранулированных сорбентов. Применение в качестве сорбентов активных углей, полученных на основе ископаемых углей, представляет большую ценность и практическую значимость для региона Восточной Сибири, т.к. на ее территории находятся большие запасы бурых углей.
Исходным сырьем для получения сорбентов могут служить бурые угли
Азейского разреза Тулунского месторождения Иркутского угольного бассейна,
добываемые в основном открытым способом. Угли Азейского месторождения
являются бурыми гумусовыми, применяются в основном в энергетических целях. Получение углеродных сорбентов проводили по упрощенной классической
технологии, включающей карбонизацию и активацию [1].
Углеродные сорбенты оцениваются рядом стандартных показателей:
суммарной пористостью по водопоглощению, сорбционной емкостью по метиленовому голубому, сорбционной емкостью по йоду и др. Определение основных физико-химических и сорбционных характеристик полученных образцов
проводили по известным методикам [2,3,4,5]. В ходе исследований были получены следующие характеристики углей (таблица 1).
Карбонизация – это термическая деструкция исходного материала с целью создания первичной пористой структуры и прочностных свойств продукта,
подлежащего последующей активации. Основная особенность химических реакций термической деструкции углей – сочетание в них необратимых процессов разложения и синтеза, т.е. распада и уплотнения (конденсации) веществ органической массы угля с образованием новых продуктов. Продукт карбонизации угля, как правило, имеет более высокую насыпную плотность, чем активат,
незначительный объем сорбирующих пор, внутренняя удельная поверхность
которых невысока. Карбонизат характеризуется низкими адсорбционными
свойствами, поэтому не может быть использован в качестве промышленного
сорбента.
Таблица 1- Физико-химические характеристики углей
Активность
Суммарная поНасыпная
По метиленористость по воПо
Образец
плотность,
вому голубодопоглощению, йоду,
г/дм3
му,
см3/г
%
мг/г
Исходный уголь
810
0,35
12,8
10,3
Карбонизированны
780
0,40
14,4
11,4
й уголь
Активированный
660
0,52
43,7
11,6
уголь
Задачу получения структуры сорбирующих пор решают в процессе активации карбонизированного материала. Основная цель процесса активации развитие структуры пор во всем объеме активируемой частицы [6]. При актива151
ции происходит изменение параметров пористой структуры угля: увеличиваются имеющиеся поры, образуются новые поры, происходит слияние нескольких
пор в одну, изменяется их поверхность и сорбционный объем (суммарная пористость по водопоглощению изменилась с 0,35 см3/г для исходного угля до 0,52
см3/г для активного угля).
Полученные активные угли были использованы для адсорбции нефтепродуктов в статических условиях из модельных растворов. Максимальная сорбционная емкость активного угля по отношению к растворенным нефтепродуктам (дизельному топливу) составляет 13,8 мг/г при концентрации нефтепродуктов в модельном растворе 7,01 мг/л.
Проведенные исследования позволяют сделать вывод о возможности использования полученных активных углей для доочистки производственных
стоков от нефтепродуктов.
Список литературы
1. Исследование сорбции растворенных и эмульгированных нефтепродуктов в статических условиях / Домрачева В.А., Трусова В.В. // Вестник Иркутского государственного технического университета- 2011, №12, с. 191-195.
2. Смирнов, А.Д. Сорбционная очистка воды / А.Д. Смирнов.– Л. Химия,
1982.–169 с.
3. ГОСТ 17219-71. Угли активные. Метод определения суммарного объема пор по воде. – М.: Издательство стандартов, 1987 – 5 с.
4. ГОСТ 6217-74. Уголь активный древесный дробленый. Технические
условия. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2003 – 8с.
5. ГОСТ 4453-74. Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный. Технические условия. – М.: Издательство стандартов, 1993 – 23 с.
6. Углеродные сорбенты из ископаемых углей: состояние проблемы и
перспективы развития / Передерий М.А. // Химия твердого топлива - 2005. –
№1, 76-88 с.
ОЦЕНКА И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ЭКОСИСТЕМЫ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ БРАТСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
МЫШЬЯКСОДЕРЖАЩИМИ ОТХОДАМИ
А.В. Богданов, О.Л. Качор, А.И. Шкрабо, В.В. Спешилова
НИ Иркутский государственный технический университет
каф. ОПИиИЭ, bogdanov@istu.edu
Крайне опасны отходы горно-перерабатывающей промышленности, содержащие тяжёлые металлы и мышьяк, которые могут очень долгое время
оставаться активными, т.е. способными к химическим превращениям и миграции под действием естественных природных условий.
Одним из таких социально - экологически опасных источников являются
отходы бывшего Ангарского металлургического завода (АМЗ) г. Свирск, Иркутской области, представленные арсенопиритными огарками и развалинами
152
строений общим объёмом около 140000 т с валовым содержанием в них мышьяка 1600 тонн [1].
В рамках областной государственной целевой программы «Защита окружающей среды в Иркутской области» на 2006–2015г.г., Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет с 2002 г.
ведёт постоянный мониторинг объектов окружающей среды района, подверженного антропогенному воздействию отходов бывшего АМЗ.
На основании полученных многолетних данных выявлена динамика рассеяния мышьяка и тяжёлых металлов в поверхностном слое почвы в границах
контура промышленной площадки АМЗ (рис.) общей площадью 14 га. Установлено, что с 2002 по 2011 г.г. концентрация мышьяка и тяжёлых металлов в
почве промышленной площадки АМЗ увеличилась на: мышьяка - 2.1%, свинца
- 1.2%, сурьмы - 3.6%, цинка - 1.8%, меди - 2.4%.
2330
y = -2.0357x2 + 23.679x + 2254
R² = 0.991
концентраци я, мг/кг
2320
2310
2300
2290
2280
2270
концентрация
мышька, мг/кг
2260
2250
2240
2002 2006 2008 2009 2010 2011
года
Poly. (концентрация
мышька, мг/кг)
Рис. Динамика рассеяния мышьяка в поверхностном слое почвы промышленной площадки АМЗ в период с 2002 по 2011г.г. и уравнение корреляции
Установленный прирост концентраций говорит о протекании процессов
аккумуляции мышьяка и тяжелых металлов в верхних слоях почвенного покрова промышленной площадки АМЗ. Динамика накопления изучаемых элементов
в поверхностном слое почвы, в границах контура отвала АМЗ, может быть описана уравнениями корреляции: для мышьяка - y = -2.642x2 + 26.95x + 2250, меди - y = -2.285x2 + 30.51x + 6659, сурьмы - y = -0.521x2 + 4.838x + 304.8, свинца y = -2.357x2 + 20.24x + 1806, цинка - y = -2x2 + 18.2x + 978.4, где x – время, год
(по последней цифре); y – концентрация мышьяка в почве, мг/кг. Рассчитанные
коэффициенты детерминации приведённых уравнений изменяются в пределах
0,92 – 0,98, что говорит о хорошей сходимости экспериментальных и рассчитанных данных.
Рассчитанные коэффициенты корреляции, между изучаемыми химическими элементами, представленные в (табл.) позволяют выделить 2 специфических источника загрязнения с характерным сочетанием химических элементов - отвалы, развалины АМЗ (As – Sb, Cd – Zn, Cd – Pb) и посторонние зо153
лошлаковые отходы (Zn – Pb). Медь не коррелирует ни с одним из элементов,
хотя имеет превышение ПДКп.
Таблица. Матрица коэффициентов корреляции (n=17)
Хим. элемент As
As
Cd
Sb
Zn
Cu
Pb
1
0,08
0,92
0,08
-0,04
0,05
Cd
Sb
Zn
Cu
Pb
1
-0,14
0,66
0,27
0,68
1
0
-0,02
0,13
1
0,36
0,7
1
0,03
1
Таким образом, в случае продолжающегося загрязнения почвы мышьяком его расчётная концентрация к 2020 г. может достигнуть критической, и
спровоцировать спонтанный прорыв через затворный глиняный слой промышленной площадки АМЗ, и далее с подземными водами в р. Ангара с непоправимой экологической катастрофой всего природного комплекса Братского водохранилища.
Список литературы
1. Рекуперативная технология обезвреживания отвалов пирометаллургического производства (статья)/ Экология и промышленность России// Богданов А.В., Федотов К.В., Аксенов А.В., Качор О.Л. – 2009, октябрь, - С. 10-14.
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ ГРАНУЛ
НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ И ПИРОКАРБОНА МЕТОДОМ ПРОКАТКИ НА РОТОРНЫХ ПРЕССАХ
к.т.н., доц. Д.А. Макаренков, к.т.н., доц. В.И. Назаров
ФГУП «ИРЕА», Московский Государственный Университет инженерной Экологии, Россия, e-mail: irealpi@rambler.ru
Показано, что наиболее перспективным источником энергоресурсов являются топливные гранулы (ТГ) на основе древесных и растительных отходов.
Как в России, так и в странах Европейского Союза широкое распространение
получают гранулы из опилок в виде нормированных цилиндрических изделий
спрессованных на роторных грануляторах с цилиндрической или плоской матрицей [2]. Преимуществом ТГ является возобновляемость исходного сырья,
высокие энергоконцентрации и насыпная плотность, транспортабельность, экологичность и низкие энергозатраты при производстве. Теплотворная способность 1т ТГ составляет 5000 ккал/кг, заменяя 500 л дизельного топлива.
154
Установлено, что повышение тепловой мощности и прочности топливных
гранул и брикетов обеспечивается вводом углеродсодержащих компонентов. С
этой целью в состав ТГ предложено вводить дисперсный активированный продукт низкотемпературного пиролиза отходов автомобильных покрышек (пирокарбон).
Проведенные исследования показали повышение теплотворной способности композиции и интенсификацию процесса горения ТГ из древесных опилок и пирокарбона.
Проведены исследования процесса получения ТГ в каналах переменного
сечения матрицы гранулятора. Установлено, что использование каналов переменного сечения, нагрев формующей матрицы позволяют изменить реологические свойства перерабатываемых веществ – сделать их более пластичными и тем самым снизить энергозатраты процесса гранулирования в целом. Изменение реологических
свойств, определяли по таким параметрам, как пластическая прочность, коэффициенты бокового давления и внешнего трения, которые учитывают исходную структуру
материала и его динамические изменения под нагрузкой.
Так, например, применение нагрева в процессе прессования древесных опилок
приводит к резкому снижению удельных давлений при высокой плотности и прочности получаемых цилиндрических гранул (пеллет).
Разработана конструкция роторного гранулятора с плоской матрицей
производительностью (1-3) т/ч в составе технологической линии, включающей
стадии подготовки древесных отходов, их сушку и гранулирование [1,3,4].
Список литературы
1. Глебов, И.Т. Резание древесины / Глебов И.Т.; УГЛУ, Екатеринбург,
2001, 151с.
2. Казанков, Ю.В. Миронов, В.А. Макаров, М.С. “Расчет и конструирование формующего инструмента”/ Казанков, Ю.В. Миронов, В.А. Макаров, М.С.;
Москва; МИХМ; 1986 г.; 84 с.
3. Булатов, И.А. Назаров, В.И. Разработка процесса гранулирования древесных топливных гранул методом прокатки на роторных прессах / Булатов,
И.А. Назаров, В.И // Инженерные и технологические исследования для устойчивого развития: Междунар. ИНТЕРНЕТ-Форум молодых ученых, аспирантов
и
студентов,
Москва,
2005-2006
г.г.,
http://www.msuie.ru/unesco.forum/dokl/13.doc.
4. Назаров, В.И. Булатов, И.А. Макаренков, Д.А. Особенности разработки
процесса прессового гранулирования биотоплива на основе древесных и растительных отходов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2009. №2. С.
35 – 39.
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ ОБРАЗЦОВ
СОСТАВА СВАРОЧНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ
Кузнецова О.В., Слупский А.Э.
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический
университет, кафедра химии и пищевой технологии,
664074, г.Иркутск, ул. Лермонтова, 83, olvlku20@mail.ru
155
Процессы сварки, наплавки и резки металлов являются источниками образования опасных и вредных факторов, способных оказывать неблагоприятное
воздействие на работников и окружающую среду. К опасным и вредным производственным факторам относятся: твердые и газообразные токсические вещества в составе сварочного аэрозоля, интенсивное излучение сварочной дуги в
оптическом диапазоне, интенсивное тепловое (инфракрасное) излучение свариваемых изделий и сварочной ванны, искры, брызги и выбросы расплавленного
металла и шлака, электромагнитные поля, ультразвук, шум, статическая
нагрузка и т.д.
В силу своих мельчайших размеров (< 1 мкм) особый вред здоровью
наносит твердая составляющая сварочного аэрозоля (ТССА), которая беспрепятственно проникает в глубинные отделы легких (легочные альвеолы), частично остается в их стенках, вызывая профессиональное заболевание, называемое «пневмокониоз сварщика», и частично всасывается в кровь. При сварке
легированных и нержавеющих сталей качественными электродами ТССА содержит значительное количество марганца, который является чрезвычайно токсичным элементом и вызывает тяжелое заболевание «марганцевую интоксикацию». При этом страдает, главным образом, центральная нервная система. Следует отметить, что изменения в организме при марганцевой интоксикации необратимы. Другие элементы сварочного аэрозоля, обладая сильным раздражающим действием, способны вызвать хронический бронхит. В последние годы
установлено, что многие компоненты сварочного аэрозоля, не вызывая специфических профессиональных болезней, при длительном воздействии увеличивают риск возникновения сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний,
а также уменьшают продолжительность жизни.
В связи с этим оценка уровня содержания тяжелых металлов в сварочных
аэрозолях является важной проблемой контроля загрязнений воздуха рабочей
зоны. По литературным данным о фазовом и химическом составе сварочных
аэрозолей установлено, что тяжелые металлы входят в состав твердой составляющей сварочного аэрозоля в виде оксидов, фторидов, силикатов и соединений типа шпинелей. Содержание основных элементов колеблется от n٠10-2 % до
n٠10 %, а для железа и марганца достигает в отдельных случаях 55 % и 20 %
соответственно.
В соответствии с отечественным нормативным документом [1] отбор
проб ТССА осуществляется на аналитические аэрозольные фильтры: перхлорвиниловые или ацетилцеллюлозные. Тип фильтра, применяемого для концентрирования компонентов ТССА, определяется ходом последующего химического анализа.
Для анализа сварочных аэрозолей чаще применяют атомноабсорбционный; атомно-эмиссионный; рентгенофлуоресцентный; фотометрический и электрохимический методы анализа. В отечественной аналитической
практике рекомендуются методики анализа, основанные на использовании методов атомной абсорбции, фотометрии, а также полярографии [1]. Для стандар156
тизированных методик атомно-абсорбционного анализа погрешность определения элементов не должна превышать (% отн.) ± 20; для методик фотометрического анализа от ± 10 до ± 25 в зависимости от элемента; для полярографических методик ± 20 [1]. Из-за необходимости переведения материала в раствор
анализ с помощью указанных методик становится длительным, трудоемким, и
нередко наблюдаются потери определяемых элементов на этапе подготовки
проб к анализу.
В этих условиях более перспективен метод недеструктивного рентгенофлуоресцентного анализа. Но его редкое использование для определения тяжелых металлов в ТССА, собранных на фильтр, и отсутствие среди стандартизированных методик обусловлено сложностью градуирования из-за отсутствия
стандартных образцов (СО) состава сварочных аэрозолей. Способы получения
градуировочных образцов для методик, в основу которых положен метод РФА,
в литературе не описаны. Трудность их разработки связана со сложностью фазового и химического составов сварочных аэрозолей, которые зависят от условий ведения сварочных работ.
Выполнена серия экспериментов по разработке синтетических СО состава твердой фазы сварочных аэрозолей. В основу положена технология получения СО атмосферных аэрозолей [2] в виде полимерных пленок, в которых носителями определяемых компонентов служат тонко измельченные порошки. Проведены исследования по выбору полимера и носителя аэрозольных частиц,
найдены оптимальные условия изготовления синтетических образцов. Выбраны
оптимальные условия получения пленочных образцов, установлено, что погрешность их изготовления характеризуется коэффициентом вариации, равным
4,4-6,4 % в зависимости от определяемого элемента.
Список литературы
1. МУ 4945-88 Методические указания по определению вредных веществ
в сварочном аэрозоле (твердая фаза и газы). – М.: МП «Рарог», 1992. – 112 с.
2. Коржова Е.Н., Смагунова А.Н., Кузнецова О.В., Козлов В.А. Способ
изготовления стандартных образцов атмосферных аэрозолей, нагруженных на
фильтр // Патент РФ № 2239170, заявл. 30.08.2002.
РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Mn, Pb и Cr(VI) В АТМОСФЕРНЫХ
АЭРОЗОЛЯХ
Кузнецова О.В.*, Коржова Е.Н.**, Паламарь Е.А.*
* Национальный исследовательский Иркутский государственный технический
университет, кафедра химии и пищевой технологии,
664074, г.Иркутск, ул. Лермонтова, 83, olvlku20@mail.ru
** Иркутский государственный университет, г. Иркутск, ул. К.Маркса, 1
Особую группу загрязнителей атмосферы составляют твердые аэрозольные частицы, содержащие тяжелые металлы, канцерогенность и токсичность
которых зависят от степени окисления элемента и формы его химического со157
единения. Анализ литературных источников показал, что тяжелые металлы из
естественных источников поступают в воздух, в основном, в виде оксидов,
сульфатов, карбонатов. В пылегазовых выбросах предприятий водорастворимые соединения тяжелых металлов составляют только 5-7% от их общей массы,
а среди нерастворимых соединений более 50% приходится на долю оксидов.
Для анализа аэрозолей применяют методы, включающие стадию разложения материала проб: атомно-абсорбционный, атомно-эмиссионный, атомноэмиссионный с индуктивно-связанной плазмой; масс-спектрометрию с индуктивно-связанной плазмой, фотометрический, электрохимический; и недеструктивные методы: рентгенофлуоресцентный; нейтронно-активационный. Согласно отечественному нормативному документу [1] для контроля содержания металлов в атмосфере городов в основном рекомендуются методики (~ 80 %), основанные на фотометрическом методе.
Правильность результатов, полученных с помощью недеструктивных методик, в основном, оценивают сопоставлением с данными, найденными другими методами. Для этого экспонированный фильтр делят на части, каждую независимо анализируют разными методами, отбраковывают резко отличающиеся
данные, и за результат принимают среднее из полученных значений. Следует
отметить, что при таком подходе существенную погрешность в результаты анализа с помощью используемых методик может вносить неоднородность распределения контролируемых компонентов по фильтру. При использовании деструктивных методик анализа правильность обычно контролируют методом
«введено-найдено». С этой целью аликвоту раствора с известным содержанием
определяемых компонентов наносят на чистый аспирационный фильтр и подготавливают материал к анализу в соответствии с методикой. Однако такой метод не позволяет выделить погрешности, связанные с этапом разложения твердых аэрозольных частиц, хотя в большинстве случаев именно этот этап анализа
является основным источником систематических погрешностей. В связи с этим
контроль правильности корректнее проводить с использованием стандартных
образцов состава аэрозолей, собранных на фильтр.
Проанализировали с помощью методик рентгенофлуоресцентного (РФА)
[2] и фотометрического (ФМА) [1] анализа ряд проб атмосферных аэрозолей,
собранных на фильтры АФА-ХА и АФА-ВП. Сопоставление результатов показало, что при определении Mn различие в данных РФА и ФМА носит случайный характер, для Pb в некоторых случаях результаты ФМА ниже по сравнению с РФА, Cr(VI) методикой ФМА не обнаружен даже при содержании элемента до 30 мкг (согласно данным РФА).
Причины наблюдаемых расхождений устанавливали с помощью синтетических стандартных образцов состава аэрозолей, собранных на фильтр. Исследуемые элементы были представлены в виде соединений MnО2, Mn2О3, PbCrO4,
PbSO4, K2Cr2O7.
С использованием аппарата математического планирования количественно оценено влияние вида химического соединения определяемого элемента,
массы аэрозоля на фильтре и условий подготовки проб к анализу на результаты
158
РФА и ФМА. Интерпретация коэффициентов моделей процессов анализа аэрозолей показала, что на результаты РФА вследствие недеструктивности метода
перечисленные факторы не влияют. Для ФМА систематическая погрешность
определения Pb не превышает 10 %, если элемент представлен соединениями
PbSO4 или PbCrO4; тогда как на результаты определения Mn и Cr(VI) преимущественно влияет вид их химического соединения; вариация массы аэрозольных частиц на степень извлечения компонентов из фильтра влияет незначительно.
Таким образом, данные рентгенофлуоресцентного определения металлов
в пробах аэрозолей, являются более надежным источником информации о состоянии атмосферного воздуха.
Список литературы
1. РД 52.04.186-89. Руководство по контролю загрязнения атмосферы.
М: Госкомгидромет СССР, 1991. – 693 с.
2. Ставицкая М.В., Коржова Е.Н., Смагунова А.Н. Разработка методики
рентгенофлуоресцентного определения металлов в аэрозолях // Журн. аналит.
химии, 2010. – Т. 65, № 12. – С. 1274-1282.
РЕКОНСТРУКЦИЯ АТМОСФЕРНО-ВАКУУМНОЙ ТРУБЧАТОЙ
УСТАНОВКИ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЕЕ ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
Спешилов Е.Г., Горохов А.П., Китонов Г.А.
ФГБОУ ВПО Национальный Исследовательский Иркутский государственный
технический университет
Кафедра Химической технологии
664074, г. Иркутск, ул.Лермонтова 83, Б-125
Speshilov.evgen@mail.ru
Установки ЭЛОУ-АВТ – одни из основных установок в нефтепереработке. Основная задача данных установок – более полное извлечение светлых
нефтепродуктов относительно потенциала поступающей нефти. За потенциал
светлых в нефти принимается суммарное содержание фракций выкипающих в
интервале температур от 28 до 360°С. [1] Одна из таких установок ЭЛОУ-АВТ6 тип 11/4 входит в структуру 18 цеха НПЗ ОАО «АНХК».
На нее приходится значительная часть энерго- и электропотребления, а
также вредных выбросов в атмосферу. Основными токсичными веществами,
выбрасываемыми в атмосферу установками АВТ являются: углеводороды, сер159
нистый газ, сероводород, окись углерода, фенол, окислы азота и т.д. Причиной
выделения в атмосферу вредных веществ является несовершенство технологического процесса, недостаточно высокий технический уровень оборудования,
нарушения режима эксплуатации. Так, вредные вещества могут выделяться через неплотности в насосно-компрессорном оборудовании и арматуре, из открытых лотков, не закрытых воздушников отдельных аппаратов и т.д. [2,3]
Нами предлагается реконструкция данных установок с целью повышения
их технико – экономических показателей, а так же улучшения экологических
показателей и сокращения выбросов в атмосферу.
В состав установки входит 6 колонны: К-1 (отбензинивающая колонна),
К-2 (атмосферная колонна), К-8 (колонна стабилизации бензинов), К-4 (колонна вторичной перегонки бензина), К-10 и К-11 (вакуумные колонны). Работа
колонны во многом зависит от типа и эффективности контактного устройства,
так на К-1, К-2, К-8, К-4 используются тарелки, а в К-10 и К-11 регулярная
насадка и тарелки. [4] Мы предлагаем заменить имеющиеся контактные
устройства на более современные клапанно-поплавковые тарелки и регулярную
насадку разработанные немецкой фирмой «Glitch», которые имеют более высокую эффективность и более низкое гидравлическое сопротивление.
Использование современных тарелок позволит увеличить четкость ректификации, тем самым добиться более полного извлечения светлых фракций.
Снизить энергопотребление, в частности уменьшить расход греющего пара и
топлива для трубчатых печей, тем самым повышается экономическая эффективность работы установки. А уменьшение сжигание топлива в печах улучшает
экологическую обстановку, так как трубчатые печи – основной источник попадания в атмосферу двуокиси углерода, оксидов серы и азота.
Замена насадки в вакуумном блоке приведет к значительному увеличению его эффективности. Так как регулярная насадка фирмы «Glitch» имеет
меньшее гидравлическое сопротивление, то можно будет создавать и удерживать в колонне более глубокий вакуум, что позволит снизить температурный
режим колонны, а как следствие и расход энергоресурсов и увеличить глубину
ректификации.
Вакуум создающие системы на АВТ являются одним наиболее крупным
источником выброса в атмосферу сероводорода. Для ликвидации этого выброса
запроектированы узлы утилизации выхлопа из последней ступени эжектора путем сжигания его в трубчатой печи. [5]
Предложенная нами реконструкция, основанная на новейших исследованиях, позволяет улучшить технико-экономические показатели работы АВТ,
снизить потребление греющего пара и топлива, повысить глубину ректификации, и сократить величину вредных выбросов в атмосферу.
Список литературы
1. Мановян А. К. «Технология первичной переработки нефти и природного
газа» Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд. - М.: Химия, 2001. - 568 с.
2. Танатаров М.А. Технологические расчеты установок переработки
нефти 1987 г – 352 с.
160
3. Волковинский, В. В. «О системе обязательной сертификации по экологическим требованиям» / В. В. Волковинский, Ю. М. Дедков, К. И. Машкович // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2002. - №4. - С. 56-60 .
4. Гуревич И. Л. Технология переработки нефти и газа. Ч.3. Учебник. –
М.: Химия, 1986г- 361 с.
5. Схиртладзе А.Г. «Установка ЭЛОУ-АВТ-6», М.: Стройиздат, 1985. –
259с.
РЕКУПЕРАЦИЯ ОСАДКА КАРТ-ШЛАМОНАКОПИТЕЛЕЙ ОАО БЦБК
А.В. Богданов, О.Л. Качор, О. С. Экстудианова
НИ Иркутский государственный технический университет
каф. ОПИиИЭ
Вклад лесоперерабатывающей промышленности в суммарный выброс от
стационарных источников составляет 6,3%. Данные предприятия являются источниками выбросов значительных количеств дурнопахнущих загрязняющих
веществ, таких как: сероводород, метилмеркаптан, диметилсульфид, диметилдисульфид, формальдегид, диоксины, хлор, скипидар и пр.
Данных по общему количеству накопленных твердых отходов от предприятий отрасли Байкальского региона к настоящему времени в литературных
источниках нет. Основную массу отходов, не утилизируемых в настоящее время, составляют осадки шлам-лигнина, образующиеся при биологической и физико-химической очистке сточных вод предприятий и складируемые в картахшламонакопителях. На предприятиях Байкальского региона, расположенных в
районах прибрежной зоны озера Байкал, Братского и Усть-Илимского водохранилищ, складировано более 30 млн. м 3 осадка – многотоннажного экологического балласта, наносящего огромный ущерб окружающей среде региона.
Первой причиной накопления такого огромного количества промышленных отходов, является низкая степень использования ресурсов вследствие несовершенства технологий и недоизвлечения всего заложенного в ресурсе потенциала. Большой негативный вклад в это вносит и уровень техники, в особенности реально применяемой в технологическом процессе, в некоторых случаях
износ технологического оборудования составляет 90 %.
Данная работа посвящена решению одной из таких проблем, а именно –
рекуперации осадков карт-шламонакопителей (КШН).
Осадки шлам-лигнина являются ценным вторичным сырьем, но из-за отсутствия технологий их разумной переработки до последнего времени представляют многотонный экологический балласт.
В связи с высокой сейсмичностью района, особенностями режима природопользования в Центральной экологической зоне БПТ, определяемого необходимостью сохранения его уникальной экосистемы, остро стоит задача рекультивации земель, занятых шламонакопителями и выбор оптимального пути
осуществления этого проекта.
161
В мировой литературе практически отсутствуют данные о рекультивации
площадей, занятых отходами, подобными шлам-лигнину. Это объясняется
ограниченным применением физико-химической очистки на предприятиях,
производящих целлюлозу, а также трудностями расшифровки взаимодействия
веществ в ходе физических, химических и биологических процессов, протекающих в этом антропогенном субстрате. Недостаточно изучено воздействие на
эти процессы факторов окружающей природной среды.
Отсутствие реальных решений по рекуперации осадка объясняется его
сложным физико-химическим и дисперсным составом, высокой степенью гидрофильности, преимущественно представленной связанной водой, а также трудоёмким и сложным технологическим процессом его переработки. Предлагаемые варианты рекуперации осадка такие, как электроосмос, обработка солями
железа, вымораживание, транспирация или их простое захоронение к настоящему времени не нашли никакого применения в практике.
Состав донных отложений осадка карт-шламонакопителей представлен
широким спектром элементов, основными из которых являются алюминий,
кремний, углерод, железо, марганец, бром, которые при определённой технологической переработке представляют собой ценное промышленное сырье.
Основная идея переработки осадка КШН заключается в получении в конечном виде товарного продукта с использованием при этом частично модернизированного базового оборудования предприятия. В процессе исследования
установлено, что зола шлам-лигнина, содержащая α –
– 21,8; γ – Al2O3 –
44,83; Na2O * Al2O3 * 6SiO2 – 6,85; α – Fe2O3 – 5,2; 3Al2O3 * 2SiO2 – 18,32;
CaSO4 – 1,6; TiO2 , K2O и др. – 1,4% , обладает уникальным сорбционно – коагуляционным свойствам и может быть использована в качестве сорбента для
извлечения из сточных вод широкого спектра загрязнений, при этом в некоторых случаях не уступает таким промышленным сорбентам, как активированный
уголь типа СКТ, Al2O3 и SiO2, а также как составной компонент различных
строительных материалов [1].
Существующая технология ОАО БЦБК в целом позволяет решить проблему рекуперации осадка карт-шламонакопителей по следующей схеме: сброс
верхнего слоя осветленной воды на пруды – аэраторы комбината, перекачки
жидкого слоя осадка; флотоуплотнение; обезвоживание и сжигание с получением высококачественного сорбента – золы шлам-лигнина.
Основные технологические процессы предлагаемых технологий прошли
успешные промышленные испытания и в случае их внедрения позволят не
только решить одну из наиболее важных экологических проблем переработки
техногенного сырья шлам-лигнина, но и получить экономический эффект за
счет получения товарного продукта – высокоэффективного сорбента, наполнителя для стройматериалов.
Высвободившиеся от осадка карты после их специальной зачистки и обработки можно использовать как искусственные бассейны для разведения молоди рыб ценных пород, что также принесет существенную экономическую
прибыль и пополнит биоресурс водоемов региона. Экологический эффект толь162
ко от рекультивации земель, занятых картами-шламонакопителями составит
278,428 млн.руб.
Список литературы
1. Развитие научных и практических основ технологий комплексной переработки осадков карт-шламонакопителей (монография) / Богданов А.В., Федотов К.В., Качор О.Л. // Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. 203с.
ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО
ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Дошлов О.И., Ханина И.В., Дегтярева К.Ю.
ИрГТУ, кафедра химической технологии,
664074, ул. Лермонтова 83, ауд. Б-125, doshlov125@mail.ru
Технический гидролизный лигнин (ТГЛ) по своим запасам в Иркутской
области (по оценкам до 30,0 млн. тонн) в Красноярском крае (по оценкам до
25,0 млн. тонн) вполне сопоставим с другими видами отходов механической
переработки древесины – корой, опилками и т.д. и отличается от них большей
концентрированностью вблизи заводов-производителей и, как это не странно
звучит, большей однородностью. С одной стороны, это позволяет сэкономить
на транспортных перевозках к местам его переработки, а с другой стороны, в
условиях практически полного отсутствия его утилизации, создает проблемы
его хранения. В то же время ТГЛ качественно и коллективно по своему составу
отличается от тех же опилок, содержащих по различным данным, до 20% минеральных примесей самого различного происхождения, например, пыли. Поэтому и методы его переработки и направления утилизации совершенно отличны
от методов переработки других древесных отходов.
Технический лигнин представляет собой сложной многофазный и полидисперсный твердый материал, в состав которого кроме лигнина входят трудногидролизуемые полисахариды, смолы, гуминовые вещества, влага. Наиболее
интересным компонентом этой смеси является сам лигнин – природный полимер, обладающий сложной структурой, содержащей ароматические циклы. Его
переработка может проводиться в трех направлениях: 1) использование лигнина после механической и тепловой обработки в натуральном виде; 2) термическая обработка (сжигание); 3) химическое модифицирование. [1]
На качество асфальтового бетона в процессе службы покрытия в значительной степени оказывает влияние наиболее дисперсный компонент — минеральный порошок (наполнитель). В смеси с битумом он образует асфальтовяжущее
вещество
—
основу
асфальтового
бетона.
В отличие от инертного известнякового минерального порошка лигнин — активный наполнитель, который положительно влияет на структуру и свойства
битума в асфальтовяжущем веществе, обеспечивает его высокие физикомеханические и деформативные свойства при отрицательных температурах. [2]
ТГЛ предварительно отгрохоченный до определенного размера, на существующем технологическом оборудовании активации минерального порошка
163
просушивается и измельчается до необходимых размеров минерального порошка. При этом, для частичного снижения кислотности, в процессе просушивания и измельчения ТГЛ возможна совместная подача известнякового каменного материала. Далее, приготовление асфальтобетонной смеси на АБЗ с применением ТГЛ в качестве минерального порошка аналогично стандартному и
не требует никаких усложнений технологического процесса. [3]
Добавки небольшого количества ТГЛ или других материалов заметно
улучшают качество покрытий: морозостойкость, трещиностойкость, сдвигоустойчивость. Повышается долговечность дорог и уменьшаются затраты на их
ремонт.
Разработана и отработана на практике технологическая схема введения
легко-дисперсных ТГЛ на типовых АБЗ – серии 158 на предприятиях Дорожной
службы Иркутской области.
Внедрение технологий утилизаций ТГЛ позволит:
1. Решать проблему промышленной утилизации лигнина, хранящегося на
полигонах гидролизных заводов в городах Зима, Тулун, Бирюсинск;
2. Снизить экологическую нагрузку в Иркутской области, особенно в Зиминском районе, Тулунском и Тайшетском районах Иркутской области.
3. Повысить качество дорожных покрытий Иркутской области, которое будет удовлетворять условиям первой жесткой климатической зоны;
4. Производить недорогие и высококачественные композиционные, строительные материалы (асфальтобетон, покровный битум, битумный лак, цемент,
кирпич, буровые растворы, битумные эмульсии), используя в качестве наполнителя высокореакционную лигномуку;
5. Расширить сырьевую базу углеродсодержащих материалов;
6. Рационально использовать существующий кадровый потенциал дорожных предприятий Иркутской области;
7. Улучшить социальную обстановку в этих регионах, путем создания новых
рабочих мест.
Список литературы
1. Никитин В.М., Оболенская А.В., Щеголёв В.П.// Химия древесины и
целлюлозы// Издательство «Лесная промышленность» М.; 1978г. 367с.
2. Чудаков М.И.,// Промышленное использование лигнина// М.; 1972г. 268с.
3. Дошлов О.И. // Адгезия и адгезивы 3 том: Моногорафия., Иркутск,
ИрГТУ, 2006 г. 195с.
4. Патент № 208267 РФ (приоритет 6 декабря 1994г),( Дошлов О.И. и др).
УПРАВЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВ НА ОСНОВЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ
ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРНЫХ ВЫПАДЕНИЯХ
Янченко Н.И.
164
Кафедра ООД, fduecn@istu.edu
Важнейшей составной частью управления экологической безопасностью
промышленных производств является совершенствование методов инженерной
защиты и предупреждения загрязнения окружающей среды, на основе исследования распределения компонентов выбросов в атмосферных выпадениях. В ряду основных экологических проблем, связанных с выбросами стоит проблема
нарушения химического состава атмосферных выпадений и последующего загрязнения сопряженных сред. В атмосфере загрязняющие вещества переносятся
на дальние расстояния преимущественно в направлении ветрового переноса,
при поступлении с атмосферными осадками через поверхностные и грунтовые
воды могут переноситься в иных направлениях на значительные расстояния,
расширяя зону воздействия предприятий. Распространение и распределение
выбросов загрязняющих веществ, представляет реальную угрозу для качества
жизни населения, функционирования наземных, водных экосистем и это является особенно актуально для Байкальского региона. Байкальский регион находится в центре азиатского материка, его важнейшее стратегическое значение
определяется нахождением здесь крупнейшего на планете источника питьевой
воды – озеро Байкал и огромных территорий с практически ненарушенными
экосистемами.
В городах Байкальского региона расположены крупные химические и металлургические предприятия - источники загрязнения атмосферы. В Братске в
отдельные годы ИЗА был более 43-44. В этот список в отдельные годы входил
и город Шелехов. В Братске находится крупнейший в мире завод по электролитическому производству первичного алюминия и предприятия лесохимического комплекса, построенные почти полвека назад. Так, например город Братск на
протяжении многих лет входит в Приоритетный список городов России, куда
включаются города с набольшим уровнем загрязнения атмосферы (ИЗА более14). Одной из главных экологических проблем этих городов является загрязнение атмосферы и других объектов окружающей среды соединениями
фтора, в районе влияния которых сформировались зоны деградации и угнетения экосистем.
В научно-технической литературе, государственных докладах, обзорах
Росгидромета представлены данные о содержании и оценки по распределению
фтора в объектах окружающей среды Братска, но в меньшей степени, чем в
Шелехове. Однако недостаточно информации о распределения фтора и компонентов выбросов в атмосферных выпадениях. Известны данные о содержании
и распределении основных кислотообразующих компонентов выбросов в атмосферных выпадениях на природных территориях и в районах расположения
промышленных предприятий Байкальского региона.
На заседании президиума Государственного совета РФ 27 мая 2010 года
посвященном вопросам государственного регулирования в сфере охраны окружающей среды, указано, что необходимо совершенствовать нормирование
негативного воздействия на окружающую среду, создать выгодные бизнесу
165
условия для перехода на НДТ, усиливать ответственность за экологические
правонарушения и т.д. В этих условиях предприятию становится выгодным
располагать собственной достоверной объективной информацией о распределении и накопленном количестве загрязняющих веществ в объектах окружающей среды учетом состояния технологии. В настоящее время практически отсутствуют сведения о количественных связях между факторами технологических процессов и распределением фтора и других компонентов выбросов в объектах окружающей среды, необходимые для управления экологической безопасностью как действующих так и строящихся предприятий по электрохимическому производству алюминия в Байкальском регионе в п.Таежный Богучанского района и в г. Тайшет .
Таким образом, актуальным является исследование в области экологической безопасности промышленных производств, основанное на изучении количественных связей между технологическими факторами и распределением
фтора и других компонентов выбросов в атмосферных выпадениях, которые
позволят обосновать необходимость разработки технологических решения по
минимизации негативного воздействия производств на окружающую среду.
Имеется достаточное количество фактов, подтверждающих негативное
влияние высоких концентраций фторидов на человека, проживающего в районе
промышленных выбросов, но известно, что опасен и недостаток фтора. Возможное положительное влияние фторидов, поступающих с атмосферными выпадениями на территорию биогеохимических провинций Прибайкалья с дефицитом фтора в поверхностных водах, требует дальнейшего обсуждения и эколого-биологического исследования.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КАТАЛИТИЧЕСКОГО
КРЕКИНГА И МЕРЫ ИХ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ
Горохов А.П., Спешилов Е.Г. Серебреников О.Г., Дошлов О.И.
ФГБОУ ВПО Национальный Исследовательский
Иркутский государственный технический университет
Кафедра Химической технологии 664074, г. Иркутск, ул.Лермонтова 83, Б-125
m.t.s.a.gorokhov@bk.ru
Грозненская комбинированная установка ГК-3 предназначена для переработки обессоленной, обезвоженной нефти и нефтепродуктов, получаемых из
нефти с получением полуфабрикатов, сырья для других процессов, каталитического крекинга вакуумного дистиллята, целью которого является получение
дополнительного количества светлых фракций. Данная установка является одним из лидеров по выбросу вредных веществ в окружающую среду. Одна из таких установок входит в состав 11 цеха НПЗ ОАО «АНХК» [1,2].
В целях охраны окружающей среды нами были предусмотрены следующие мероприятия:
166
- для снижения промышленных выбросов оксидов серы на блоке каталитического крекинга в кипящий слой регенератора вводится катализатор ПС-17.
Первичная загрузка катализатора ПС-17 составляет 5-8% массовых на циркулирующей в системе катализатор, в дальнейшем ежесуточная догрузка составит
140-150 кг/сутки. Принцип действия катализатора ПС-17 заключается в том,
что входящий в состав катализатора оксид металла взаимодействует с оксидом
серы, образуя сульфиды, которые затем, попадая вместе с регенерированным
катализатором в восстановительную среду реактора, разлагаются с образованием сероводорода и оксида металла. И далее по “тракту” сероводород совместно
с продуктами реакции крекинга направляются для разделения в ректификационную колонну.
Катализатор, уловленный циклонами первой и второй ступени, ссыпается
в кипящий слой регенератора.
- в регенераторе установки КК ГК-3 в течении длительного времени эксплуатировались двенадцать групп двухступенчатых циклонов, которые не имели защитного покрытия внутренней поверхности, вследствие чего наблюдался
сильный эрозионный износ входного патрубка и корпуса с образованием сквозных отверстий. К тому же из-за несовершенства схемы подвески циклонов на
их корпусе образовывались сквозные трещины.
Появление сквозных отверстий, особенно на циклонах II ступени, приводило к значительному увеличению выноса катализатора из регенератора в процессе эксплуатации установки.
В результате концентрация катализатора в дымовых газах на входе в выносные циклоны в отдельных газоходах достигала 3-5 г/м3, что примерно на
порядок выше значений, обеспечиваемых современными циклонами.
Очевидно, что существовавшие циклоны регенератора не отвечали современным требованиям и поэтому они были заменены на высокоэффективные
двухступенчатые циклоны, оснащенные эрозионностойкой футеровкой внутренней поверхности. [3].
В соответствии с результатами газодинамического расчета в регенераторе
установлены восемь групп двухступенчатых циклонов внутренним диаметром
цилиндрической части 1200 мм.
Выбранные геометрические параметры циклонов обуславливают их высокую эффективность пылеулавливания, достигающую в целом для двухступенчатой системы 99,99 %. Благодаря этому запыленность газов на выходе из
регенератора не превышает 105-120 мг/м3.
При столь низких потерях катализатора отпадает необходимость в постоянном возврате в регенератор уловленного выносными циклонами катализатора. Этот очень мелкий катализатор целесообразно накапливать в бункере и периодически вывозить его в отвал. [1,4].
Внедрение высокоэффективных эрозионностойких циклонов существенно повышает эффективность и надежность работы системы пылеулавливания
регенератора установки КК ГК-3 ОАО "АНХК".
167
- установка предохранительных клапанов для защиты оборудования при
превышении давления сверх предусмотренного технологическими нормами;
- контроль загазованности в объектах 203;
- с целью предотвращения загрязнения почвы при аварийных проливах
территория технологических площадок забетонирована и обнесена бортиком;
- дренажные стоки и проливы с отбортованных площадок объектов
собираются в дренажную емкость и далее вывозятся на очистные сооружения
ОАО "АНХК".
- для контроля за качеством грунтовых вод и за содержанием
нефтепродуктов в них устраиваются контрольные наблюдательные колодцы
(скважины) .
Предложенная нами реконструкция и замена катализатора на более
современный ПС-17 не только улучшает технологию процесса, но также
значительно сокращает выброс вредных веществ в окружающую среду.
Список литературы
1. Kovin A.S., Sitdikova A.V., Rakhimov M.N. CATALYTIC CRACKING DEVELOPMENTAND ITS ROLE IN MODERN RUSSIAN REFINERY. Ufa
State Petroleum Technological University JSC “Salavatnefteorgsintez” – 2009г.
2. Мановян А. К. «Технология первичной переработки нефти и природного газа» Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд. - М.: Химия, 2001. - 568 с.
3. Покровский,С.С. «Новые зарубежные технологии нефтепереработки»/ С.Покровский // Нефтегазовая вертикаль. - 2002. - №7.-С.68-71. - С.
4. Ахметов С.А. Лекции по технологии глубокой переработки нефти в
моторные топлива. Учебное пособие. - СПб.: Недра, 2007. - 312с.
ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИЯ ИОНОВ НИКЕЛЯ В СВЯЗИ С ПРОБЛЕМОЙ
ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ОЧИСТКИ ГАЛЬВАНОСТОКОВ
Филатова Е.Г., Соболева А.А., Дударев В.И., Свистунова А.О.
Иркутский государственный технический университет,
кафедра «химии и пищевой технологии им. Тутуриной»
664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: efila@list.ru
В настоящее время на большинстве предприятий в качестве основного
метода очистки стоков гальванических производств от ионов тяжелых металлов, в том числе и никеля, используют реагентный метод. Суть метода, сводится к образованию гидроксидов или солей тяжелых металлов, которые затем
удаляют отстаиванием, фильтрацией или другими способами разделения твердой и жидкой фаз. В качестве реагентов чаще всего используют щелочи (гидроксид натрия и калия), оксид и гидроксид кальция, карбонаты кальция, магния, натрия. Существенными недостатками, реагентного метода очистки являются: дополнительное загрязнение стоков за счет внесения в них катионов и
анионов реагентов; получение трудно обезвоживаемого и не утилизируемого
168
осадка. Наиболее приоритетными методами обезвреживания сточных вод от
ионов тяжелых металлов являются физико-химические, включающие в себя
электрохимические и сорбционные способы обработки стоков. В работе изучен
метод безреагентного электрохимического коагулирования гальваностоков. Исследования в этом направлении успешно ведутся за рубежом [1-3] и в нашей
стране [4-6]. К основным преимуществам этого метода относится: использование на предприятиях замкнутой системы водоснабжения; компактность и простота эксплуатации установки для осуществления процесса электрокоагуляции;
отсутствие потребности в реагентах; получение шлама с хорошими структурномеханическими свойствами.
В нашей работе была исследована возможность применения электрокоагуляционного метода очистки сточных вод от ионов никеля (II) с использованием алюминиевых анодов. Технические показатели и параметры работы установки, используемой для проведения процесса электрокоагуляции: объем установки - 100 см3, площадь алюминиевых электродов 8 см2, напряжение на ячейки 12 В. В качестве объекта исследования использовали модельные сточные
воды, с содержание никеля от 14 до 50 мг/л. Концентрацию ионов никеля (II)
определяли спектрофотометрическим методом анализа [7] с помощью диметилглиоксима.
Для установления оптимальных параметров электрокоагуляцинного способа водоочистки гальваностоков, в работе изучено влияние на процесс электрокоагуляции: рН; плотности тока; скорости перемешивания сточной воды;
температуры.
В ходе выполненной работы установлено, что при значении рН=7,6 для
удаления 1г никеля из сточных вод расход алюминия составляет 3,4 г, а расход
электричества – 10,1 А·ч. Оптимальная плотность тока для проведения электрокоагуляционной очистки сточных вод от ионов никеля (II) составила 1,6
мА/см2.
Размеры коллоидных частиц никеля, образующихся в результате проведения процесса электрокоагуляции, были определены с помощью турбидиметрического метода анализа и оказались равными 140-144 нм. В работе определено значение  - потенциала, по скорости перемещения частиц дисперсной фазы в
электрическом поле. При рН 7,6 значение  - потенциала составило 11,7 мВ.
Известно, что гидроксиды тяжелых металлов оказывают взаимное влияние на полноту очистки. Были проведены опыты электрокоагуляционной
очистки модельных сточных вод, содержащих Ni-Cu и содержащих Ni-Cu-Zn.
Время электрокоагуляционной обработки сточных вод составило 10 минут.
Рассчитаны важнейшие показатели эффективности метода электрокоагуляции,
к которым относятся удельная нагрузка на ион а, эффективность очистки воды
Э и удельные затраты электроэнергии р. Полученные результаты представлены
в табл. 1.
Таблица 1 - Основные показатели эффективности электрокоагуляционной
очистки
Состав
Величина
Выход Удельная Эффективность Удельные за169
сточных извлечения
вод
ионов Ni
(II), мкг/мг
Ni
Ni-Cu
Ni-CuZn
310
70
100
металла
Аl по
току η,
%
40
90
61
нагрузка
на ион
а, г/г
очистки
Э, %
траты электроэнергии
р, Вт·с/cм3
3,2
14
10
77
71
68
0,9
Эффективность электрокоагуляционной очистки сточных вод от ионов
никеля (II) составила 77%, удельные затраты электроэнергии 0,9 Вт·с/cм3.
Список литературы
1. Отаке Сигэо. Дзяпан фудосайэнсу, Jar Food Sci, 1975, 14, №7, 58-64.
2. Сакуран Хидэ. Электрохимическая очистка сточных вод от тяжелых
металлов, РРМ, 1978, 9 № 9, 51-60.
3. Hills MR Methodes clectrolytiguss pour letraitement des laux usins. Gerres
et laux, 1970, Vol 23, №64.
4. Кульский Л.А., Строкач П.П., Слипченко В.А., Сайгак Е.И. Очистка
воды электрокоагуляцией – Киев.: Будiвельник, 1978.
5. Ковалев В.В., Ковалева О.В. Теоретические и практические аспекты
электрохимической обработки воды - Кишинэу, Иолдавский госуниверситет,
2003г.
6. Селицкий Г.А. // Водоснабжение и канализация. 2009 № 4 С. 72-78.
7. Марченко. З. Фотометрическое определение элементов - М.: Мир,
1971.-270 с.
СЕКЦИЯ 6
БИОТЕХНОЛОГИЯ И ХИМИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ
АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВЫСТОЙКИ НА КАЧЕСТВО ПАСТИЛЫ
Мазанникова А.А., Александрова И.Т.
Иркутский государственный технический университет, ХМФ,
кафедра X и ПТ, е-mail: v35@istu.еdu
В настоящее время среднемесячное потребление кондитерских изделий
не только не уменьшилось, но и наоборот возросло. По сравнению с другими
кондитерскими сахарными изделиями пастильные отличаются сравнительно
низкой калорийностью, с довольно приятными вкусовыми и внешними достоинствами. Пастилой называют кондитерское изделие, приготовленное сбиванием фруктового пюре с сахаром, пектином и яичным белком. Для закрепления
мелкопористой пенообразной структуры используют горячий агаросахаропаточный сироп, который называют «клей». Такая пастила называется
клеевой. Если же взамен клея используют горячую фруктово-ягодную мармеладную массу, то пастилу называют заварной. Из полученной тем или иным
170
способом зажелированной пенообразной массы путем различных видов формования получают различные виды пастилы.
Цель работы - оптимальный режим выстойки пастилы в условиях лаборатории для дальнейшего использования в учебном процессе.
Производства заварной пастилы на предприятиях включает следующие
операции: подготовка сырья; приготовление яблочно-сахарной смеси; приготовление пектино-сахаропаточного сиропа; сбивание; формование; сушка; фасование и упаковывание.
В лабораторных условиях пастилу готовили путем сбивания фруктового
пюре с сахаром и яичным белком. Перед применением было отобрано 3 образца
пюре от разных производителей. Результаты исследования приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Физико-химические показатели пюре
Наименование марки
Бабушкино лукошко
Фрутто-няня
Сегbег
Физико-химические показатели
Массовая доля сухих
Кислотность, град
веществ, %
2,702
9
2,696
8,6
2,694
8,4
Проанализировав каждый образ по физико-химическим показателям,
остановились на первом образце.
Для приготовления брали рецептуру пастилы «Весенней». Перед подачей
яблочное пюре обычно уплотняют, причем температура и продолжительность
уваривания должны быть минимальным. После уваривания яблочное пюре содержит 15-17% сухих веществ. Соотношение сахара и пюре составляет 1:1.
Массовая доля влаги яблочно-сахарной смеси 41-43%. Для закрепления мелкопористой пенообразной структуры используют студнеобразователи. В качестве
студнеобразователя используют яблочный пектин (г.Одинск), который отвечает
всем органолептическим требованиям и с массовой долей сухих веществ 76,6%.
Для получения агаро-сахаропаточного сиропа набухший агар растворяют
в теплой воде, затем вводят сахар и патоку по рецептуре. Сироп уваривают до
массовой доли влаги 21-22%. Яблочно-сахарную смесь с температурой 18-20°С
смешивают с горячим (температура 80-85°С) агаро-сахаропаточным сиропом. В
полученную массу добавляют яичный белок и все компоненты сбивали миксером (частота вращения не менее 400 об./мин.), внося одновременно добавки,
сбивают до однородности. При сбивании масса насыщается воздухом, плотность ее снижается, объем увеличивается почти в два раза.
Сбивание пастельной массы на небольших предприятиях производят на
сбивальной машине периодического действия, а на крупных предприятиях —
на агрегатах непрерывного действия.
Пастельную массу для резной пастилы формуют размазкой с последующей резкой. Все пастельные массы формуют сразу после их изготовления. Это
связано с тем, что такие массы даже при непродолжительном хранении умень171
шаются в объеме в результате потери части воздуха. Процесс формования ведут
так, чтобы по возможности не разрушить структуру.
Пастельную массу для резной пастилы разливают в лотки. В условиях
предприятий сушку непрерывно действующие или камерные сушилки. Целью
сушки является удаление излишней влаги с образованием на поверхности пастилы тонкой кристаллической корочки. Сушку ведут так, чтобы влага удалялась по возможности равномерно по всей толщине пастельного бруска. Сушку
нельзя форсировать, так как это может привести к образованию твердой корочки при еще влажной середине и к деформации бруска. Далее обсыпают сахарной пудрой и направляют на фасование и упаковывание.
Сушку проводили различными способами: конвективным ( 1 зона -2ч при
50-55°С, 2 зона - 1 ч при 30-35°С), СВ - режимами (мощностью 100, 200W), при
комнатных условиях (при 20-22°С), в холодильной камере (при 2°С). При первом способе продолжительность выстойки заняла 3 ч и пастила на вкус сладкая,
липнет к зубам, грубая корочка, прилипла ко дну лотка, цвет сверху белый, а
внутри - кремового цвета; тянется при разрыве; при нажатии опадает. При СВсушке мощностью 100 W продолжительность составила 40 минут. Объем изделие теряет, сверху грубая корочка, прилипает ко дну. При мощности 200 W
процесс сушки занял 15 минут, но изделие с сильно сухой корочкой и трещинами на поверхности. При выстойке в помещении цеха при температуре 2°С
продолжительность составила 72 ч. Изделия при нажатии не опадает; на вкус сладкий, цвет - снаружи белый, а внутри -кремовый; к зубам не прилипает.
Проанализировав табличные данные, оптимальным режимом сушки пастилы
при температура 20-22°С. Готовую пастилу проверили по физико-химическим
показателям - массовая доля сухих веществ 17,38%, кислотность - 0,6 град, содержание редуцирующих веществ -10,43%, что соответствует показателям
ГОСТ 6441-96.
Список литературы
1. Скобельская, З.Г. Технология сахарных кондитерских изделий/Горячева, Г.Н. – М.:ИРПО; ПрофОбрИздат, 2002. -416 с.
2. Драгилев, А.И. Технология кондитерских изделий/Лурье, И.С. – М.:
ДеЛи принт, 2003. – 430с.
ИЗВЛЕЧЕНИЕ ФРУКТОЗЫ ИЗ ТОПИНАМБУРА
МЕТОДАМИ ЭКСТРАКЦИИ И ГИДРОЛИЗА
Калягина А.А., Мякина И.А.
Кафедра органической химии и пищевой технологии ИрГТУ
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Среди дикорастущих видов растений перспективным для получения
фруктозы является топинамбур. Это неприхотливое растение, способное давать большие урожаи. В отличие от других растений, топинамбур обладает
способностью накапливать в клубнях большое количество инулина — природного полисахарида, который растворяется в воде. По литературным данным в
172
состав инулина входит более 90% фруктозы [ 1 ]. При гидролизе инулина под
действием кислот или фермента инулазы образуется D-фруктоза и небольшое
количество глюкозы.
Целью данной научной работы являлся выбор оптимальных условий получения водных экстрактов из топинамбура и подбор условий гидролиза инулина, содержащегося в этих экстрактах.
Исследования проводили на топинамбуре, выращенном в Иркутском регионе. Топинамбур экстрагировали водой (гидромодуль 1:20) изменяя продолжительность экстракции от 1 до 3 час., а температуру от комнатной до 1000С. В
полученных экстрактах определяли количество фруктозы колориметрическим
методом, который основан на дегидратации кетоз в кислой среде с образованием оксиметилфурфурола, образующего с растворами резорцина комплексное
соединение вишнево-красного цвета [ 2 ].Выбор оптимальных условий осуществлялся на основе определения содержания фруктозы. Содержание фруктозы в зависимости от условий экстракции, изменялось незначительно. Максимальный выход получился при 20˚С в течение часа ( 65 мг/100 мл)/. Для увеличения содержания фруктозы в экстракте, был проведен гидролиз инулина, в качестве катализатора использовали лимонную кислоту, изменяя ее концентрацию от 1 до 10%, продолжительность от 1 до 3 часов, а температуру гидролиза
от 20 до 1000С. Полученные гидролизаты анализировали на фотоколориметре и
фиксировали увеличение содержания фруктозы. Результаты проведенного эксперимента представлены на рисунках 1,2,3. Анализируя данные приведенных
диаграмм видно, что что наибольшее количество фруктозы (82 мг/100мл) образуется при гидролизе 5 %-ой лимонной кислотой в течение 1 ч, при температуре 20 ˚С.
Рисунок 1 – Результаты накопления фруктозы в зависимости от продолжительности гидролиза.
Рисунок 2 – Результаты накопления фруктозы в зависимости от концентрации лимонной кислоты.
173
Рисунок 3 – Результаты накопления фруктозы в в зависимости от температуры гидролиза.
Выводы
Подобраны оптимальные условия
получения водного экстракта из
клубневой частей топинамбура.
Подобраны оптимальные условия гидролиза водных экстрактов топинамбура, используя в качестве катализатора лимонную кислоту.
Список литературы
1. Голубев В.Н. Топинамбур. Состав, свойства, способы переработки, области применения.-М.: 1995.-79 с.
2. Гаделева Х.К., Зайнуллин Р.А., Кунакова Р.В., Фархиева И.Т., Савельева И.Г. Органическая химия. Углеводы. Учебное пособие. Уфа. 2008. 136 с.
ЛИХЕНИН КАК СТУДНЕОБРАЗОВАТЕЛЬ В
ПРОИЗВОДСТВЕ МАРМЕЛАДА
Марочкина О. С., Александрова И.Т.
Иркутский государственный технический университет,
ХМФ, кафедра Х и ПТ, e-mail: v35@istu.edu
Одним из важнейших факторов, определяющих здоровье населения, является правильное питание, обеспечивающее нормальный рост и развитие человека, способствующее профилактике заболеваний, продлению жизни, повышению работоспособности и создающее условия для адекватной адаптации людей к окружающей среде. У большинства населения России выявляются нарушения питания, обусловленные недостаточным потреблением витаминов, минеральных веществ, жирных кислот, полноценных белков и нерациональным
их соотношением. Поэтому особенностью современного этапа развития пищевой промышленности является разработка качественно новых функциональных
продуктов питания, способствующих сохранению и улучшению здоровья за
счет регулирующего и нормализующего воздействия на организм человека с
учетом его физиологического состояния и возраста.
174
Мармеладные изделия остаются продуктом питания сохранившими довольно высокий среднемесячный уровень потребления и являются одними из
доступных продуктов питания, которые, по сравнению с другими кондитерскими изделиями, обладают более низкой энергетической и повышенной пищевой ценностями. Традиционно в качестве студнеобразователя используют пектин или агар, которые являются довольно дорогостоящим сырьем.
Целью данной работы, являлось возможность использования лихенина
Цетрария исландская (Cetraria islandica) в качестве студнеобразователя в приготовлении мармелада.
Цетрария исландская, исландский мох,— многолетний листовиднокустистый лишайник высотой 10-15 см с многолопастным разветвленным зеленовато-бурым слоевищем, прикрепленным к почве или к коре деревьев, пней
с помощью ризоидов.
Слоевища цетрарии исландской содержат биологически активные вещества различных групп: углеводы (70-80%) в виде лишайникового крахмала лихенина (до 64%) и изолихенина (до 10%); сахара (13%) — из них глюкозы 97%,
галактозы (2,5%), маннозы (0,5%); дубильные вещества (1-2%), иридоиды —
цетрарин (2-3%), лишайниковые кислоты (2-3%) — цетраровую, протоцетраровую, фумаропротоцетраровую, паралихестериновую, усниновую. В 100 г продукта содержится микроэлементы, мг: железа - 100, меди - 2, марганца - 2,1,
титана - 2,7, никеля - 0,4, хрома - 0,4, бора - 0,2, следы молибдена; витамины —
аскорбиновая и фолиевая кислоты, витамины А, В1, В2, В12, а также белки
(0,5%-3%), жиры (2-3%), воск (1%), камедь и пигменты (6-8%).
Лихенин – линейный глюкан с (1,3)- и (1,4)-β-гликозидными связями в
соотношении 1:2 (рисунок 1). Молекулярный вес 5400-7200 г/моль. Лихенин не
окрашивается йодом в синий цвет. Представляет собой полимер D-глюкозы,
содержащий небольшое количество метоксильных групп; гидролизуется кислотами вначале в целлобиозу, а затем в глюкозу (97%). Растворяется только в
горячей воде и оптически неактивен. [1]
CH2OH
H
O
H
HO
H
H
O
H
OH
CH2OH
CH2OH
O
H
H
O
H
HO
H
H
O
O
H
OH H
H
H
OH
m
CH2OH
O
OH
H
O
H
O
H
OH H
H
O
H
OH
n
Бледный, почти белый, с зеленоватым оттенком, присутствуют тёмнокоричневые вкрапления и зелёные крупинки лихенин получали согласно патенту РФ RU 2129159 C1. Запах - болотный, травинистый свойственный лишайнику.
Определения органолептических и физико-химических показателей проводились согласно методикам ГОСТ 7698-93. Определяли количество крапин,
шт. на 1 дм2 – 136; содержание влаги ускоренным методом высушивания 72,5%; кислотность– 12,7 град.; количество золы, нерастворимой в 10%-ном
растворе соляной кислоты - 1,8%.
175
На основе рецептуры мармелада «Желейно-фруктовый» был приготовлен
контрольный образец с использованием агара, а опытные - готовили с полной
заменой его на лихенин, которого брали по отношению к сахара-песку 2:1 и 3:1
соответственно. Все полученные изделия были оценены по основным органолептическим и физико-химическим показателям с контролем на соответствие с
ГОСТ 6442-89. Оптимальная дозировка составила сахара и лихенина в соотношении 1:3.
Стоит добавить, что в отличие от агара, который готовят непосредственно
перед приготовлением мармелада, лихенин можно приготовить заранее, что нисколько не сказывается на его студнеобразующей способности, что было определено пробными варками.
Список литературы
1. Скобельская, З.Г. Технология сахарных кондитерских изделий/ Горячева, Г.Н. – М.: ИРПО; ПрофОбрИздат, 2002. – 416 с.
2. Драгилев, А.И. Технология кондитерских изделий / Лурье, И.С. – М.:
ДеЛи принт, 2003. – 430 с.
3. Сафонова, М.Ю. Цетрария исландская: химический состав и перспективы применения в медицине/ Саканян Е. И., Лесиовская Е.Е. –Растительные
ресурсы, М.: вып. 2, 1999. – С.107-113.
МУЧНЫЕ КОНДИТЕРСКИЕ ИЗДЕЛИЯ С ДИГИДРОКВЕРЦЕТИНОМ
Е.А. Татарникова1, О.В. Куприна1, Е.Ю. Шерстнева1, Л.А. Остроухова2
1
Иркутский государственный технический университет, химикометаллургический факультет, кафедра химии и пищевой технологии,
664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83, v35@istu.edu
2
Иркутский институт химии имени А.Е. Фаворского СО РАН,
664033, Иркутск, ул. Фаворского, 1
В современном мире все большее значение приобретают продукты питания функционального назначения, то есть продукты, обладающие не только
обычной пищевой ценностью, но и дополнительными лечебнопрофилактическими свойствами. При их производстве особое внимание должно
уделяться продуктам массового потребления, в том числе хлебобулочным и
мучным кондитерским изделиям.
В настоящее время очень актуально использование дигидрокверцетина
(ДКВ) в качестве функциональной добавки в производстве мучных кондитерских изделий. Древесина лиственницы Сибирской и Гмелина содержит до 4,5 %
флавоноидов, которые представлены, в основном, ДКВ (более 80%). ДКВ явля176
ется антиоксидантом и отличается широким спектром биологической активности [1,2].
Целью данной работы является определение оптимального количества
вносимого ДКВ в производстве песочного печенья, сырцовых пряников и бисквитного полуфабриката, а также измерение остаточного количества ДКВ в готовых изделиях.
При разработке рецептур функциональных мучных кондитерских изделий норма внесения ДКВ в тесто к массе яичного желтка для бисквитного полуфабриката (ГОСТ 10-060-95), для песочного печенья (ГОСТ 24901–89) и
сырцовых пряников (ГОСТ 15810–80) к массе жира составила от 0,3 до 3 %.
Остаточное содержание ДКВ в готовых образцах мучных кондитерских
изделий определяли методами фотоколориметрии и ВЭЖХ.
Фотоколориметрирование спиртовых экстрактов из образцов мучных
кондитерских изделий проводили на приборе КФК-2 при длине волны 400 нм,
при этом определяли количество фенольные соединения в пересчете на ДКВ
[3].
Исследования методом ВЭЖХ [4] проводили на приборе «Милихром А02» с аналитической длиной волны 290 нм. Подвижная фаза: ацетонитрил – 2%
уксусная кислота (в соотношении 3:7 по объему).
Метод количественного определения дигидрокверцетина с помощью
ВЭЖХ более информативен по сравнению с фотоколориметрическим методом
(таблица 1). По полученным хроматограммам видно, что внесенный ДКВ не
полностью остается в ходе технологического процесса производства мучных
кондитерских изделий. Вероятнее всего, это связано с тем, что ДКВ имеет температуру плавления 240-242°С и плавится с разложением.
Таблица 1 – Остаточное количество ДКВ от внесенного, %, методами
ФЭК и ВЭЖХ
Остаточное количество
Остаточное количество
Образец мучного
ДКВ от вносимого, %
ДКВ от вносимого, %
кондитерского изделия
методом ФЭК
методом ВЭЖХ
Сырцовые пряники
4,2-6,1
1,8-2,4
Песочное печенье
5,8-6,8
0,8-1,6
Бисквитный
1,3-1,9
0,2-0,23
полуфабрикат
По данным проведенных исследований можно сделать вывод, что ДКВ
следует использовать только в качестве антиоксидантной добавки в количестве
0,3% к массе жира.
Таким образом, основываясь на полученных результатах и ранее проведенных нами исследованиях [5] можно рекомендовать вносить ДКВ в количестве 0,3 % к массе жира при этом проявляется его антиоксидантное действие в
процессе хранения мучных кондитерских изделий.
Список литературы
177
1. Тюкавкина Н.А. Дигидрокверцетин - новая антиоксидантная и биологически активная пищевая добавка [Текст]/ Н.А. Тюкавкина, И.А. Руленко,
Ю.А Колесник // Вопросы питания. – 1997. – № 6. – с. 12-15.
2. Цыганова Т.Б Новая пищевая добавка для производства мучных изделий [Текст]/ Т.Б. Цыганова, О.А. Ильина, А.Б. Чемакина // Хлебопечение России. – 1997. – № 3. – с. 23-24.
3. Еськин, А.П. Метод количественного фотометрического определения
дигидрокверцетина [Текст]/ А.П. Еськин, В.А. Левданский, Н.И. Полежаева//
Химия растительного сырья. –1998.— №3. – с.41-45.
4.Воскобойникова, И.В. Количественное определение дигидрокверцетина
методом ВЭЖХ [Текст] / И.В. Воскобойникова, С.В. Геодакян, Н.А. Тюкавкина
// Фармация. – 1992. – № 6. – с. 74 – 75.
5. Куприна О.В. Разработка рецептуры бисквитного полуфабриката с дигидрокверцетина [Текст]/ О.В. Куприна, Е.В. Карпова, Е.А. Татарникова, Л.А.
Остроухова// Перспективы развития технологии переработки углеводородных,
растительных и минеральных ресурсов, материалы Всероссийской научнопрактической конференции с международным участием 21-22 апреля 2011 г. –
Иркутск. – с.190-192.
СОДЕРЖАНИЕ НИТРИТА НАТРИЯ В КОЛБАСНЫХ
ИЗДЕЛИЯХ, РЕАЛИЗУЕМЫХ В ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ
Мякотина А. Ю., Степанова О.С., Луцкий В.И.
НИ Иркутский государственный технический университет,
кафедра Х и ПТ, e-mail: pinkibrain19@mail.ru; vlad_l@irk.ru
В настоящее время вопрос о выборе мясопродуктов чрезвычайно актуален для потребителей. Почти всем людям необходимо мясо в рационе питания,
чтобы поддерживать своё здоровье. В последнее время потребители часто заменяют мясо мясопродуктами для разнообразия, экономии времени и денег.
Но многие предприятия, производящие такие продукты, нарушают технологию приготовления, что влияет на безопасность продуктов, и, соответственно, на здоровье потребителей.
На производстве в мясопродукты часто добавляют различные пищевые
добавки (ПД), количество которых строго регламентировано ГОСТом. Избыток
ПД может привести к отравлению организма. Данная работа актуальна так же,
как и актуально для нас наше здоровье.
178
Одна из небезопасных добавок, нитрит натрия, придает мясу привлекательный вид и увеличивает срок его годности. Содержание нитрита натрия в
вареных колбасах и сосисках не должно превышать 5мг% [1,2]. Эта ПД все
чаще привлекает внимание специалистов, так как количество случаев отравления нитритом натрия колбасными изделиями возрастает. Нитрит натрия препятствует связыванию кислорода гемоглобином крови, а нитрозосоединения
(образующиеся в организме при взаимодействии нитрита натрия со вторичными аминами) обладают сильными канцерогенными свойствами.
Целью данной работы является исследование некоторых, наиболее часто
покупаемых видов сосисок в розничной сети магазинов Иркутской области, на
содержание нитрита натрия.
Для исследования мы воспользовалась методом определения нитрита
натрия с добавлением реактива Грисса [1], разработав вместо субъективного
органолептического метода сравнения цветных шкал объективный – фотоколориметрический.
Экспериментальная часть. В химический стакан отвешиваем 5 г колбасного фарша, приливаем 100 мл дистиллированной воды, смесь настаиваем 30
мин, перемешивая стеклянной палочкой через каждые 10 мин. После настаивания из стакана берем 5 мл раствора в мерную колбу на 100 мл, наливаем в колбу дистиллированную воду до метки и после перемешивания раствора фильтруем через несколько слоев фильтровальной бумаги.
Построение градуировочной кривой. Готовим основной раствор нитритов
с содержанием в 1 мл раствора 0,0005 мг нитрита натрия: в мерную колбу на
100 мл отвешиваем 50 мг нитрита натрия и доливаем до метки водой, 10 мл
этого раствора переносим в мерную колбу на 100 мл и доводим водой до метки,
1 мл вновь полученного раствора еще раз переносим в мерную колбу на 100 мл
и доводим водой до метки.
В 5 химических стаканов отмериваем основной раствор нитрита натрия,
соответствующий содержанию нитритов в 100 г продуктов (табл.1):
Таблица 1 - Состав стандартных растворов [1].
№ стакана
1
2
3
4
5
Количество основного раствора, мл
0,8 1,6 2,4 3,2 4,0
Содержание нитрита натрия в 100 г продуктов, мг
2
4
6
8
10
Берем еще один стакан, наливаем 8 мл экстракта. Затем во все 6 стаканов
наливаем по 2 мл реактива Грисса и доводим дистиллированной водой до 12
мл. Содержимое всех стаканов перемешиваем и оставляем стоять на 20 мин,
затем с помощью фотоколориметра КФК-3 замеряем оптическую плотность
каждого раствора и строим градуировочную кривую (см. график) при длине
волны 538 нм [1]. Результаты анализа колбасных изделий показали (табл.2),
что только два образца соответствуют норме по
Таблица 2. Результаты анализа
Наименование
Содержание
колбасного
NaNO2,
179
изделия
Сосиски «Молочные»,
Усолье-Сибирское
Сосиски «Боярские»,
Красноярск
Сосиски «Дымов»,
Красноярск.
Сардельки
«Белореченские»
Сардельки
«Абаканские»
мг/100 г
3,96
2,15
5,90
5,86
6,22
ГОСТу: сосиски «Молочные» (Усолье-Сибирское) и сосиски «Боярские»
(Красноярск). Остальные 3 образца, представленные в таблице, несколько превышают норму ГОСТа. В некоторых колбасных изделиях, реализуемых в
нашей области, норма содержания нитритов завышена в 1,5-2,5 раза (эти образцы в таблице не приводятся).
Следует оговориться, что данное исследование проведено в рамках программ «Контрольная закупка» и «Защиты прав потребителей» и используемая
нами методика может отличаться от методик, применяемых на заводахизготовителях.
Список литературы
1. http://www. revolution.allbest.ru/cookery/00099092_0.html - Ветсанэкспертиза колбасных изделий и копченостей.
2. Позняковский В.М. Гигиенические основы питания, качество и безопасность пищевых продуктов, гл.4, -Н/сибирск: Сиб.Университетское изд.,
2005, - 522 с.
СОСТАВ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПРОДУКТОВ
ЭТАНОЛИЗА СОЛОМЫ ПШЕНИЦЫ
Фомина Е.С., Волкова А.Д., Евстафьев С.Н.
Иркутский государственный технический университет
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, esn@istu.edu
Разработка технологий эффективного преобразования линоцеллюлозных
материалов в биотопливо стало на сегодняшний день мировым приоритетом.
Лигноцеллюлоза является самой богатой возобновляемой биомассой [1]. Поэтому лигноцеллюлозу можно рассматривать в качестве альтернативы углеводородному сырью при производстве моторных топлив, таких как биоэтанол,
биобутанол и биодизель.
Около двух третей биомассы лигноцеллюлозных материалов представлено целлюлозой и гемицеллюлозой, являющихся основными поставщиками
сбраживаемых сахаров. Классическая технология получения биотоплив включает три стадии: предварительную обработку, ферментолиз и ферментацию. На
180
сегодняшний день ряд разрабатываемых процессов предобработки способны
обеспечить настолько высокую степень превращения полисахаридов биомассы,
что позволяет отказаться от последующего ферментолиза. Хорошим индикатором степени превращения полисахаридов в условиях процесса является состав
получаемых водорастворимых соединений.
Целью работы являлось исследование состава водорастворимых продуктов суб- и сверхкритического этанолиза соломы пшеницы.
Экспериментальная часть
Работа выполнена с образцами соломы пшеницы крупностью 1-5 мм.
Компонентный состав соломы (% на а.с.м.): целлюлоза 41,9; лигнин 23,5; пентозаны 18,9.
Мягкий этанолиз соломы проводили в аппарате Сокслета в течение 7 ч, а
этанолиз в суб- и сверхкритических условиях – на лабораторной экстракционной установке в интервале температур 130-300°С, при давлении 30 МПа и продолжительности 0,5 ч [2].
Полученные этанольные экстракты фракционировали с выделением гексанорастворимых соединений и этаноллигнина [3]. Из остатка этанольного экстракта обработкой дистиллированной водой при 98оС (гидромодуль 1:10, продолжительность 2 ч) и последующего упаривания в вакууме полученного водного извлечения выделяли водорастворимые соединения.
Кислотный гидролиз водорастворимых продуктов осуществляли 2 М раствором трифторуксусной кислоты [4].
Качественный и количественный состав моносахаридов определяли методом ГХ-МС [5]
Обсуждение результатов
Выход этанольного экстракта при исчерпывающей экстракции в Сокслете
(мягкий этанолиз) составил 4,4% на а.с.м. соломы. Содержание водорастворимых соединений в экстракте не превышает 10% или 0,4% на а.с.м. соломы. С
повышением температуры этанолиза до 300оС наряду с увеличением выхода
экстракта наблюдается возрастание доли водорастворимых соединений до
23,6%. В условиях субкритического этанолиза до 200 оС выход водорастворимых соединений не превышает 5,0%, а их максимальный выход получен в
сверхкритических условиях при 300 оС (13,6% на а.с.м. соломы).
Выход редуцирующих сахаров при мягком этанолизе составил 0,02 г на 1
кг соломы. С повышением температуры до 300оС содержание моносахаридов
во фракции водорастворимых продуктов возрастает до 5,0% (5,2 г/кг соломы).
Наряду с моносахаридами в полученных фракциях содержатся низкомолекулярные водорастворимые полисахариды, кислотный гидролиз которых дает
существенное повышение содержания редуцирующих сахаров. В условиях эксперимента максимальный выход моносахаридов 114 г/кг соломы получен при
300 оС.
Качественный состав моносахаридов, обнаруженных в составе гидролизатов, не зависит от температуры процесса этанолиза. Основными компонентами являются β-L-арабиноза, β-D-ксилоза, α-D-манноза, α-D-галактоза и β-Dглюкоза, в следовых количествах присутствуют α-L-рамноза, α-D181
глюкуроновая и α-D-галактуроновая кислоты. Водорастворимые продукты, полученные в условиях мягкого этанолиза и при 130 оС имеют близкий количественный состав моносахаридов.
Установлено, что увеличение выхода моносахаридов наблюдается при
температурах выше 170оС, прежде всего, в результате разрыва гликозидных
связей в молекулах легкогидролизуемых гемицеллюлоз. В результате этого
пентозаны соломы гидролизуются с образованием арабинозы и ксилозы, а часть
гексозанов – с образованием глюкозы и маннозы. При температурах выше
250оС гидролизу подвергается и целлюлоза, обеспечивая существенное повышение содержания глюкозы в составе водорастворимых продуктов. В качестве
катализатора данных превращений выступает уксусная кислота, образующаяся
в результате отщепления ацетильных групп от макромолекул полисахаридов.
Список литературы
1. Sбnchez, У.J., Cardona, C.A. Trends in biotechnological production of fuel
ethanol from different feedstocks //Bioresour. Technol. 2008. 99, р. 5270–5295
2. Евстафьев С.Н., Фомина Е.С., Привалова Е.А. Этанолиз пшеничной соломы в условиях до- и сверхкритической экстракции //Химия растительного
сырья. 2011. №4. с. 15-18.
3. Евстафьев С.Н., Фомина Е.С., Привалова Е.А. Исследование состава
низкомолекулярных продуктов этанолиза соломы пшеницы //Фундаментальные
исследования. 2011. №12. с. 609-614.
4. Иванова Н.В., Попова О.В., Бабкин В.А. Изучение влияния различных
факторов на выход и некоторые характеристики пектиновых веществ коры
лиственницы // Химия растительного сырья. 2003. № 4.С. 43−46.
5. Тигунцева Н.П., Каницкая Л.В.,Евстафьев С.Н. Состав водорастворимых соединений надземной части одуванчика лекарственного Taraxacum officinale //Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2011. №1. с.68-72.
СОСТАВ РАСТВОРИМЫХ В ЭТИЛАЦЕТАТЕ ПРОДУКТОВ
ЭТАНОЛИЗА СОЛОМЫ ПШЕНИЦЫ
Фомина Е.С., Филиппов С.В., Евстафьев С.Н.
Иркутский государственный технический университет
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, esn@istu.edu
На протяжении длительного времени биомасса лигноцеллюлозного сырья
использовалась в качестве энергетического топлива и сырья для нужд химической промышленности и медицины. На сегодняшний день природный газ и
нефть являются основным сырьем для производства моторных топлив, пластмасс и других жизненно важных продуктов органического синтеза. Быстрое
снижение невозобновляемых ресурсов углеводородного сырья, а также появление экологически безопасных технологий переработки биомассы в ближайшем
будущем могут обеспечить в качестве альтернативы использование отходов переработки древесины и сельского хозяйства при производстве топлив и химических реагентов.
182
Большинство процессов переработки лигноцеллюлозы с получением биотоплив включает предварительную обработку биомассы, главной целью которой является повышение доступности целлюлозы для ферментативного гидролиза. Одним из многообещающих методов предобработки является этанолиз,
обеспечивающий не только получение технической целлюлозы для ферментативного гидролиза, но и выделение широкой гаммы продуктов фрагментации
лигнина.
В работе [1] показано, что процесс этанолиза соломы пшеницы в суб- и
сверхкритических условиях сопровождается фрагментацией лигнина с образованием этаноллигнина и низкомолекулярных продуктов. В составе гексанорастворимых продуктов этанолиза установлено преобладающее содержание соединений, образовавшихся преимущественно из гваяцильных единиц лигнина:
гваякол, эвгенол, креозол, ванилин, 4-этилгваякол, оксиметилгваяцилкетон,
гваяцилацетон, этилванилоат и др
Целью данной работы являлось исследование химического состава фракции продуктов этанолиза соломы пшеницы, растворимой в этилацетате.
Экспериментальная часть
Работа выполнена с образцами соломы пшеницы крупностью 1-5 мм.
Компонентный состав соломы (% на а.с.м.): целлюлоза 41,9; лигнин 23,5; пентозаны 18,9.
Мягкий этанолиз соломы проводили в аппарате Сокслета в
течение 7 ч, а этанолиз в суб- и сверхкритических условиях – на лабораторной
экстракционной установке в интервале температур 130-250°С, при давлении 30
МПа и продолжительности 0,5 ч [2].
Этанольный экстракт (ЭЭ) после отгонки этанола в вакууме исчерпывающе экстрагировали гексаном, остаток растворяли в этаноле и концентрированный этанольный раствор смешивали с дистиллированной водой в соотношении 1:3. Выделившийся осадок (этаноллигнин) отфильтровывали и промывали
на фильтре водой. Из остатка ЭЭ после отделения этаноллигнина последовательной обработкой при 98°С дистиллированной водой и этилацетатом (гидромодуль 1:10, продолжительность 2 ч) выделяли водорастворимые соединения и
этилацетатный экстракт (ЭАЭ)
Гидролиз ЭАЭ осуществляли 10%-ным спиртовым раствором КОН (гидромодуль 1:5, продолжительность 1 ч). После нейтрализации и высушивания
полученную смесь метилировали диазометаном и анализировали методом ГХ–
МС [1].
Обсуждение результатов
Выход этанолрастворимых продуктов с повышением температуры этанолиза возрастает и при 250°С достигает 47,8% на а.с.м. соломы. Согласно полученным данным наибольшим изменениям в процессе этанолиза подвержены
гемицеллюлозы и в меньшей степени – целлюлоза. Максимальная степень гидролиза ее не превышает 22%, при этом большая часть целлюлозы, вероятно
аморфной, гидролизуется до 170°С. Степень делигнификации соломы в этих
условиях не превышает 10-12%. В интервале температур 200-250°С процессы
183
фрагментации лигнина становятся преобладающими, что проявляется увеличением выхода этаноллигнина и низкомолекулярных продуктов этанолиза.
На долю фракции растворимых в этилацетате продуктов мягкого этанолиза приходится около 45% экстракта или 2,0% на а.с.м. соломы. С увеличением температуры выход ЭАЭ возрастает до 9,5% при 250°С, хотя доля его в этанольном экстракте при этом снижается до 20%, прежде всего, за счет существенного повышения доли этаноллигнина и водорастворимых веществ.
По данным ГХ-МС основными компонентами щелочных гидролизатов
ЭАЭ являются карбоновые кислоты (65-73%), фенольные соединения (26-30%)
и спирты (до 4%). Идентифицировано 18 предельных одноосновных карбоновых кислот С6-С24 с преобладающим содержанием высокомолекулярных гомологов С14-С24. Непредельные кислоты представлены пальмитоолеиновой,
олеиновой и линолевой кислотами. На их долю приходится от 13 до 20% гидролизата. Обнаружены также двухосновные карбоновые кислоты состава С3С11 с содержание от 3 до 8% на гидролизат. В следовых количествах присутствуют 3-гидроксибутановая, 8-гидроксиоктановая, бензойная и дегидроабиетиновая кислоты. Присутствие двухосновных и оксикислот в составе продуктов этанолиза является, вероятно, следствием протекания процессов деградации
полисахаридов [3].
Увеличение выхода продуктов этанолиза, растворимых в этилацетате, с
повышением температуры процесса обусловлено также процессами делигнификации соломы с образованием низкомолекулярных продуктов фрагментации
лигнина. Часть из них при фракционировании продуктов этанолиза перешла в
свободном виде и в виде этиловых эфиров в гексановый экстракт [1], а другая
часть в составе сложных эфиров – в этилацетатный экстракт.
В гидролизате эталацетатного экстракта мягкого этанолиза идентифицированы ванилин, метилванилин, 4-гидрокси-3,5-диметоксиацетофенон, ванилиновая кислота, 3,4,5-триметоксиацетофенон и производные коричной кислоты.
Среди перечисленных соединений доминируют по содержанию ванилиновая и
феруловая кислоты. С повышением температуры этанолиза до 250°С качественный состав фенолсодержащих соединений изменяется незначительно.
Появляются в составе гидролизатов гваяцилацетон, метилванилиновая кислота,
3,4,5-триметоксибензальдегид и 3,4-диметоксикоричная кислота.
Список литературы
1. Евстафьев С.Н., Фомина Е.С., Привалова Е.А. Исследование состава
низкомолекулярных продуктов этанолиза соломы пшеницы //Фундаментальные
исследования. 2011. №12. с. 609-614.
2. Евстафьев С.Н., Фомина Е.С., Привалова Е.А. Этанолиз пшеничной соломы в условиях до- и сверхкритической экстракции //Химия растительного
сырья. 2011. №4. с. 15-18.
3. Браунс Ф.Э., Браунс Д.А. Химия лигнина: Пер. с англ. −М.: Лесная
пром-сть, 1964. − 437 с.
СОСТАВ ФИТОСТЕРИНОВ СОЕВОГО И
184
ПОДСОЛНЕЧНОГО СОАПСТОКОВ ИрМЖК
Молокова Д.В., Луцкий В.И., Евстафьев С.Н.
НИ Иркутский государственный технический университет,
ХМФ, кафедра Х и ПТ, e-mail: v35@istu.edu
Фитостерины - растительные стерины, представляющие собой составную
часть неомыляемой фракции растительных масел. Обладают широким спектром
биологической активности, улучшают стабильность клеточных мембран, способствуют заживлению ран, ожогов, увлажнённости кожи, обладают противовоспалительным действием, результаты недавних исследований подтвердили
антиканцерогенные свойства фитостеринов [1].
Фитостерины обнаружены во всех растительных маслах, но их качественный состав и количество индивидуально для каждого масла. Наибольшее
количество фитостеринов содержится в нерафинированных соевом, подсолнечном, льняном маслах. Из фитостеринов наиболее высокой биологической активностью отличается бета-ситостерин, который применяется при атеросклерозе с лечебной и профилактической целью.
Основными источниками бета-ситостерина (мг/100 г. продукта) являются:
хлопковое (400), кукурузное (400), арахисовое (300), соевое (300), оливковое
(300) и подсолнечное (200) масла[1].
Растительные масла, полученные любым методом, подвергают очистке рафинации. Основные операции при полной рафинации пищевых жиров складываются из механической очистки, гидратации, щелочной обработки, отбелки
и дезодорации. В результате рафинации обеспечивается прозрачность и отсутствие отстоя, а также запаха и вкуса. При рафинировании теряется значительная часть стеринов, витаминов, и растительные масла почти полностью лишаются фосфатидов.
При щелочной обработке масел и жиров как побочный продукт получают
так называемый соапсток (эмульсия, состоящая в основном из натриевых солей
свободных жирных кислот). Соапсток имеет сложный и непостоянный состав,
зависящий от природы масла и его свойств (кислотного числа, количества сопутствующих веществ и т.п.), а также метода рафинирования и точности осуществления технологического процесса. Соапсток содержит воду, мыло, образовавшееся в результате омыления свободных жирных кислот и нейтрального
жира, увлеченный нейтральный жир (масло), избыточную щелочь, красящие
вещества, минеральные и механические примеси, а при предварительной обработке масла фосфорной кислотой – ее натриевые соли [2].
Основываясь на том, что масленичные с/х культуры (соя, подсолнечник,
рапс) содержат значительное количество фитостеринов, логично предположить,
что часть стеринов попадает и в соапстоки. Фитостерины могут стать ценным
сырьем для производства стероидных фармацевтических препаратов. Стероидные препараты в России в основном импортные и супердорогие.
Целью данной работы является изучение состава стеринов соапстоков соевого и подсолнечного масел Иркутского масложиркомбината (ИрМЖК).
185
Экспериментальную часть работы проводили по методике определения
стеринов [3]. Испытуемый образец соапстока соевого масла (3 г в пересчете на
сухой вес) поместили в колбу, добавили 0,3 г аскорбиновой кислоты и 30 мл
свежеприготовленного 2N спиртового раствора КОН. Смесь кипятили с обратным холодильником в течение 30 мин. Содержимое колбы перенесли в делительную воронку и неомыляемые вещества экстрагировали диэтиловым эфиром
(4 х 30 мл). Объединенный эфирный экстракт промыли водой до нейтральной
реакции, высушили безводным сульфатом натрия и отогнали эфир под вакуумом при температуре не выше 50 оС. Аналогично проводили обработку образца соапстока подсолнечного масла.
Далее неомыляемые фракции соапстоков соевого и подсолнечного масел
анализировали методом ГЖХ-МС.
Качественный состав стеринов анализировали методом ГХ-МС на газовом хроматографе 7820-А с селективным масс-спектрометрическим детектором
НР 5975 фирмы «Agilent Technologies». Энергия ионизации – 70 эВ. Температура сепаратора – 280оС, ионного источника – 230оС. Кварцевая колонка
30000×0,25 мм со стационарной фазой (95% диметил-5% дифенилполисилоксан). Условия анализа: 1 минута изотермы при 50оС с последующим подъемом
температуры до 300оС со скоростью 20оС в минуту с выдержкой в течение 17
мин при 300оС. Идентификация компонентов осуществлена с использованием
библиотеки масс-спектров «NIST11». Относительное количественное содержание компонентов во фракции вычислено методом внутренней нормализации по
площадям пиков без корректирующих коэффициентов чувствительности.
Полученные результаты:
Соапсток подсолнечного масла содержит (в % от неомыляемой фракции):
кампестерол – 5,76; стигмастерин – 7,04; β-ситостерин – 31,48. Общее содержание стеринов – 44,28. Процентное содержание стеринов от общей массы соапстоков подсолнечного масла – 1,5 % (в пересчете на абсолютно сухую массу).
Соапсток соевого масла содержит (в % от неомыляемой фракции): кампестерол – 7,08; стигмастерин – 9,7; β-ситостерин – 48,38. Общее содержание
стеринов – 65,16. Процентное содержание стеринов от общей массы соапстоков
соевого масла – 2,2 % (в пересчете на абсолютно сухую массу).
Таблица 1 - Содержание стеринов в соапстоках в пересчете на товарный
продукт
Товарный продукт- Кампестерол, Стигмастерин, β-ситостерин, Всего,
эмульсия соапстока
%
%
%
%
подсолнечного
0,063
0,078
0,347
0,488
масла
соевого масла
0,051
0,069
0,346
0,466
Таким образом, установлен качественный состав доминирующих стеринов и их относительное количественное содержание в соапстоках подсолнечного и соевого масел ИрМЖК.
Список литературы
1. http:// http.www.vita.x51.ru/index.php/mod/text&uitxt/802.htm
186
2. Арутюнян Н.С., Технология переработки жиров/ Н.С. Арутюнян, Е.Н.
Корнева, А.И. Янова и др. – М.: Пищепромиздат, 1998. – 452 с
3. Р. 4.1.1672 – 03. Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище. – Введен 30.06.2003. - М.: ГУ
НИИ питания РАМН, 2003. – 20 с.
СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТНОГО СОСТАВА ОДУВАНЧИКА ЛЕКАРСТВЕННОГО TARAXACUM OFFICINALE
Н.П.Тигунцева, Р.А. Воробьева, С.Н.Евстафьев
Иркутский государственный технический университет,
Кафедра химии и пищевой технологии
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: v35@istu.edu
Введение
Биологическая ценность лекарственного сырья определяется его сбалансированным химическим составом, главным образом биологически активными
веществами (БАВ) с широким спектром действия и полифункциональными
свойствами. Сфера использования лекарственных трав в настоящее время все
больше расширяется благодаря информации о роли для организма той или иной
группы БАВ, в том числе и аминокислот.
Аминокислоты занимают особое место в современной медицине. Многие
из них по своему действию относятся к центральным нейромедиаторам как
стимулирующим, так и тормозящим передачу нервного импульса в синапсах
центральной неровной системы, что и определяет их фармакологическую
направленность [1]. Также они способствуют более быстрому усвоению и потенцированию действия микроэлементов и других биологически активных соединений [2].
Целью данной работы являлось сравнительное исследование аминокислотного состава надземной части и корней одуванчика лекарственного Taraxacum Officinale, произрастающего на территории Иркутской области.
Экспериментальная часть
В качестве объекта исследования использовали надземную часть и корни
одуванчика лекарственного, собранные в июне 2011 г до цветения. Сбор проводили вдали от городской зоны. Растение выкапывали полностью с корнями,
мыли и сушили при комнатной температуре, в затененном, хорошо проветриваемом помещении. Корни и надземную часть одуванчика лекарственного измельчали на гомогенизаторе MPW-302 до крупности 1-5 мм.
Для изучения содержания аминокислот, их количественной оценки использовали аминокислотный анализатор ААА-Т339 (Чехия).
Образец одуванчика экстрагировали 80% горячим этанолом в течение 10
минут. Извлечение фильтровали, центрифугировали и упаривали под вакуумом.
Для определения аминокислот сухой остаток растворяли в натриево-цитратром
буфере (рН 2,2).
Обсуждение результатов
187
В исследуемых объектах идентифицировано 17 аминокислот, 5 из которых являются незаменимыми: лизин, треонин, фенилаланин, лейцин, изолейцин
(таблица).
Аминокислотный состав корней одуванчика характеризуется относительно высоким содержанием глутамина, аспаргина, аргинина, низким содержанием
лизина и отсутствием этаноламина. В надземной части Taraxacum Officinale в
наибольшем количестве присутствуют фенилаланин и глютаминовая кислота, которая принимает участие в азотистом обмене. Глютаминовая кислота обезвреживает аммиак, который в соединении с ГК образует глутамин, используемый
для синтетических процессов. ГК стимулирует окислительные процессы, улучшает белковый и углеводный обмен [3]. По сравнению с корнями содержание
лизина в надземной части минимально, а аспаргин и глутамин отсутствуют.
Таблица - Аминокислотный состав одуванчика лекарственного
Содержание, Нмоль/г сырья
Наименование аминокислот
Надземная часть
Корень
Цистеиновая
114,3
102,4
Треонин
192,8
64,3
Серин
270,0
135,0
Аспаргин
440,0
Глютаминовая
368,9
128,3
Глутамин
863,6
α-аминомасляная
368,5
78,7
γ-аминомасляная
367,4
110,2
Изолейцин
226,2
57,7
Лейцин
222,7
61,9
Тирозин
83,3
46,3
Фенилаланин
356,4
68,5
Этаноламин
147,2
Орнитин
140,6
93,7
Лизин
23,1
40,0
Гистидин
166,2
51,7
Аргинин
282,5
476,2
Сравнивая аминокислотный состав одуванчика, следует отметить, что содержание незаменимых аминокислот в надземной части выше, чем в корнях,
что свидетельствует о его высокой биологической ценности.
Список литературы
1. Копытько Я.Ф., Костеникова З.П., Тимохина Е.А. Исследование аминокислотного состава настоек гомеопатических матричных мяты перечной, мелиссы лекарственной, душицы обыкновенной и шалфея лекарственного // Фармация. – 1997. - № 6. – С.31-34.
2. Бубенчиков Р.А. Аминокислотный и минеральный состав Viola hirta 1
//Актуальные проблемы создания новых лекарственных препаратов природного
происхождения. – 2004, Финляндия. – С.223-232.
188
3. Филлипович Ю.Б. Основы биохимии. М., 1969.
189
СОДЕРЖАНИЕ
СЕКЦИЯ 1.................................................................................................................................................. 3
ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО
И ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ ........................................................................................................ 3
Анализ многофазной противоточной декантационной промывки пульп ...... 3
В.И. Саламатов ......................................................................................................................................... 3
Анализ процесса промывки белитового шлама на карусельных фильтрах с
применением фильтроткани арт. 56159 ................................................................................. 4
В.И. Саламатов, Л.Ф. Хващевская ................................................................................................. 4
Влияние СаО на отмывку алюминатного раствора из осадков красных
шламов......................................................................................................................................................... 5
О.В. Саламатов, В.И. Саламатов, А.В. Пешков ...................................................................... 5
Изучение возможности получения водоугольного топлива из шламов
коксующихся углей ............................................................................................................................. 7
Н.А. Боровик, Г.А. Баденикова ........................................................................................................ 7
Испытания разных способов разделения вольфрамовых минералов и
сульфидов .................................................................................................................................................. 8
А.Н. Отрешко ............................................................................................................................................ 8
Исследование
на
обогатимость
вольфрамсодежащего
минерального сырья.........................................................................................................................10
А.М. Отрешко, Г.С. Спицин, С.А. Прокопьев, В.З. Запов ..............................................10
Исследование на обогатимость золотосодежащей руды месторождения
“перевальное” .......................................................................................................................................11
А.А. Заусаева , А.М. Пономарева, С.А. Прокопьев, В.З. Запов....................................11
Математическое моделирование процесса сгущения красных шламов ........13
Л.Ф. Хващевская, В.И. Саламатов ...............................................................................................13
Промышленные испытания лавсановых фильтротканей на барабанных
вакуум-фильтрах ................................................................................................................................15
С.Н. Головачёв, В.И. Саламатов ...................................................................................................15
Разработка реагентного режима и технологической схемы для переработки
флюорит-карбонатных руд ..........................................................................................................16
Д.В. Кузнецов, А.В. Никаноров ...................................................................................................16
Селективная флокуляция угольных шламов ..................................................................18
К.К. Иванова, Г.А. Баденикова ......................................................................................................18
Технико-экономическая
оценка
применения
холстопрошивного
материалла
арт.
931509
при
обезвоживании
сульфидных
золотосодержащих пульп ..............................................................................................................20
И.Е. Поляков, В.И. Саламатов........................................................................................................20
Эффективные направления использования отходов ТЭС Иркутской
области .......................................................................................................................................................21
В.В. Власова, К.И. Власова, В.В. Жагунь ................................................................................21
190
СЕКЦИЯ 2................................................................................................................................................23
ПРОГРЕССИВНЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ
И
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ
ПРОИЗВОДСТВ ...................................................................................................................................23
Антикоррозионная защита сооружений от атмосферной коррозии с
применением цинковых покрытий ........................................................................................23
А.В. Пухоленко, А.Н. Баранов, Е.А. Гусева ...........................................................................23
Атмосферное окисление упорных золотосодержащих концентратов и
руд .................................................................................................................................................................25
А.А. Васильев, А.В. Аксенов, Ю.А. Иванова.........................................................................25
Брикетирование отходов производства алюминия .....................................................27
П.А. Якушевич, А.Н. Баранов, Л.В. Гавриленко ..................................................................27
Влияние химических процессов на вещественный состав долголетних
золотосодержащих отвалов ..........................................................................................................29
О.А. Пунишко, С.В. Катышева ......................................................................................................29
Выбор электролита для оксидирования титана и алюминия ............................31
М.Ю. Кузьмина, М.П. Кузьмин, В.В. Кучина ........................................................................31
Высокореакционный нефтяной кокс для цветной металлургии........................33
И.В. Ким, А.Н. Баранов, А.А. Угапьев, О.И. Дошлов .........................................................33
Выщелачивание фтора из фторуглесодержащих отходов на алюминиевом
производстве ..........................................................................................................................................35
А.Н. Баранов, Н.И. Янченко, Е.В. Тимкина ............................................................................35
Извлечение никеля из производственных растворов углеродными
сорбентами ..............................................................................................................................................37
Г.Н. Дударева, О.В. Житова, Г.Н. Матвеева, О.А. Кондакова ......................................37
Исследование
микроструктуры
образцов
стали
хлебопекарного
оборудования .........................................................................................................................................39
С.И. Сапрыгина, Е.А. Гусева ..........................................................................................................39
Исследование
неопределенности
термопреобразователей
сопротивления ......................................................................................................................................41
Е.И. Гага, О.А. Голубева, С.И. Половнева...............................................................................41
Исследование
образцов
кремния
методом
металлографического
анализа.......................................................................................................................................................42
Н.В. Немчинова, Т.С. Минеева, Е.А. Потапова ....................................................................42
Исследование образцов стали 10г2фб ...................................................................................44
В.В. Кучина, М.В. Константинова ...............................................................................................44
К вопросу о проблеме рафинирования алюминиевых сплавов ...........................46
А.С. Горковенко .....................................................................................................................................46
Коррозионная стойкость анодированного титана ........................................................48
М.Ю. Кузьмина, М.П. Кузьмин, Е.О. Бартаханова .............................................................48
Методы нейтрализации природных сорбентов упорных золотосодержащих
руд .................................................................................................................................................................50
А.В. Аксенов, В.Н. Охотин ..............................................................................................................50
191
Повышение эффективности алюминиевого завода за счёт организации
производства новых видов продукции ................................................................................52
М.П. Кузьмин, М.Ю. Кузьмина, Е.О. Бартаханова ............................................................52
Повышение эффективности процесса металлизации железорудного
сырья...........................................................................................................................................................54
Н.Ф. Якушевич, И.В. Строкина ....................................................................................................54
Применение биполярного электрода при электролитическом получении
алюминия .................................................................................................................................................56
А.В.Суздальцев, Ю.П. Зайков, А.П. Храмов ..........................................................................56
Применение измельчающих валков высокого давления для подготовки
руды перед кучным выщелачиванием.................................................................................58
А.И. Карпухин, А.В. Аксенов, Р.А. Яковлев ..........................................................................58
Применение трехфазной экстракции в системе с Cyanex301 для извлечения
и концентрирования катионов цветных металлов ......................................................60
М.Н. Лескив, В.И. Кузьмин, С.Н. Калякин .............................................................................60
Программа расчета материального баланса процесса карботермического
восстановления кремния ...............................................................................................................62
Н.П. Соловеенко, С.С. Бельский ...................................................................................................62
Свойства
углеродистых
восстановителе
при
производстве
кремния .....................................................................................................................................................63
Н.В. Немчинова, Т.С. Минеева, М.С. Леонова......................................................................63
Cелективное извлечение анионов марганца (VII) из растворов солей
катионов цветных металлов ионитами ...............................................................................65
Л.А. Воропанова, Ф.А. Гагиева .....................................................................................................65
Система алюминий – кремний ..................................................................................................67
Н.П. Соловеенко, М.В. Константинова ....................................................................................67
Сорбционное извлечение и определение хрома в сточных произвоственных
водах ............................................................................................................................................................69
О.В. Житова .............................................................................................................................................69
Транспортные свойства бинарных расплавов трихлорида гадолиния с
хлоридами натрия и калия ...........................................................................................................71
И.Ф. Заботин, К.И. Трифонов, И.И. Трифонов .....................................................................71
Усовершенствование технологии переработки катодных осадков
золота ..........................................................................................................................................................72
В.В. Жмурова ..........................................................................................................................................72
Устранение усадочных дефектов при литье малогабаритных чушек
алюминия .................................................................................................................................................73
М.П. Кузьмин, М.Ю. Кузьмина, В.В. Кучина........................................................................73
Электрический режим печи как важный фактор оптимального извлечения
кремния при плавке..........................................................................................................................75
А.А. Молявко, Н.В. Немчинова .....................................................................................................75
192
СЕКЦИЯ 3................................................................................................................................................77
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ,
КОНТРОЛЬ
И
АВТОМАТИЗАЦИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ..................................................................................77
Анализ временных рядов паросиловых установок ......................................................77
Г.С. Токарева, И.А. Большанин, В.Г. Хапусов ......................................................................77
Задача автоматизации на комбинированной установке по переработки
нефти ...........................................................................................................................................................78
Селянкин, В.М. Салов.........................................................................................................................78
Исследование каналов связи учебного стенда «система регулирования
давления» ................................................................................................................................................79
П.Р. Ершов, А.А. Ануров, В.В. Дойников................................................................................79
Исследование характеристик регулирующих органов стенда «система
регулирования давления» ............................................................................................................81
П.Р. Ершов, Н.О. Мураев ..................................................................................................................81
Калибровка измерительных каналов (ик) давления ..................................................83
С.И. Половнева, О.В. Лазарева, Чан Зань Хыонг, М.С. Хороших ..............................83
Калибровка измерительных каналов (ик) температуры .........................................85
С.И. Половнева, О.В. Лазарева, Чан Зань Хыонг, М.С. Хороших ..............................85
Обучение конфигурированию регистратора Элметро-виэр-10,4 на учебном
стенде вторичной функциональной аппаратуры СУВФ..........................................87
Т. Иваненко, А.А. Мельник, А.В. Баев ......................................................................................87
О возможности применения методов параметрического синтеза
непрерывных систем к цифровым ..........................................................................................89
Д.С. Панкратова, А.В. Баев ..............................................................................................................89
Построение стохастических моделей временных рядов и прогнозирование
на их основе ............................................................................................................................................91
Е. А. Борисова, Д. Е. Баймашев, А. А. Мельник...................................................................91
Цианирование
как
электрохимический
процесс
растворения
золота ..........................................................................................................................................................93
В.В. Пелих, В. М. Салов ....................................................................................................................93
Цианирование медистых золотосодержащих руд ..................................................94
А.А. Макаров В. М. Салов ...............................................................................................................94
СЕКЦИЯ 4................................................................................................................................................95
АКТУАЛЬНЫЕ
ПРОБЛЕМЫ
ХИМИИ
И
ХИМИЧЕСКОЙ
ТЕХНОЛОГИИ .....................................................................................................................................95
Адсорбционная
способность
талька,
модифицированного
n-цетилпиридиний хлоридом ......................................................................................................95
А.А. Яковлева, Чыонг Суан Нам, Ле Мань Линь .................................................................95
Алгоритмизация конструктивного и теплового расчетов кожухотрубчатого
теплообменника ...................................................................................................................................97
Е.В. Янчуковская, С.В. Гунич, Н.И. Днепровская ...............................................................97
193
Взаимодействие 1-герматранола и 1-этоксисилатрана с дикарбоновыми
кислотами и оксикислотами .................................................................................................... 101
Ле Ньят Тхюи Занг, В.П. Барышок, М.Г. Воронков ........................................................ 101
Влияние размеров дисперсных частиц системы для заданного суммарного
объёма ...................................................................................................................................................... 102
Е.В. Кудрявцева, О.И. Помазкина ............................................................................................. 102
Высокотемпературный теплоноситель для теплонапряженных установок
на основе системы метафосфат натрия – высокоглинозёмистый
цемент...................................................................................................................................................... 103
Н.А. Дементьев, Н.В. Мураховская, Ю.П. Удалов ........................................................... 103
Ионообменная способность модифицированного каолинита Никольского
месторождения................................................................................................................................... 105
А.А. Яковлева, Во Дай Ту, Л.М. Хлыстова, Хоанг Куанг Кыонг............................. 105
Испытания диборида титана в качестве катода в электролизере с жидким
алюминием и низкоплавким электролитом NaF – KF – AlF3 – Al2O3 ........... 107
А.С.
Першин,
Н.И.
Шуров,
Ю.П.
Зайков,
Н.П.
Кулик,
Н.Г. Молчанова, С.В. Плаксин, В.Б. Малков ...................................................................... 107
Исследование
плазменного
синтеза
нанокарбида
хрома ........................................................................................................................................................ 109
Л.С. Ширяева, И.В. Ноздрин........................................................................................................ 109
К вопросу оптимизации кожухотрубчатых теплообменников на основе
теплогидродинамического критерия.................................................................................. 111
Е.В. Янчуковская, С.В. Гунич, К.В. Котова ......................................................................... 111
Направленный
синтез
гетероциклических
систем
на
оснве
1,3-дигалогенпропан-2-онов
и
производных
тиосалициловой
кислоты .................................................................................................................................................. 114
И.Г. Донская, И.А. Токарева ....................................................................................................... 114
О селективости сорбции благородных металлов на углеродных
сорбентах ............................................................................................................................................... 115
О.И. Рандин, О.В. Дударева, Д.Ю. Павлов........................................................................... 115
Обезжелезивание
сточных
вод
модифицированным
углеродным
сорбентом .............................................................................................................................................. 116
О.И. Помазкина ................................................................................................................................... 116
Оптимизация процесса плазмохимического синтеза диборида хрома с
использованием метода планируемого эксперимента ............................................ 117
М.А. Терентьева, И.В. Ноздрин.................................................................................................. 117
Особенности производства экологически чистого дизельного топлива в
России ...................................................................................................................................................... 119
А.А. Угапьев, О.И. Дошлов, Т.А. Звонарева ....................................................................... 119
Парамагнетизм углеродных сорбентов в связи с их сорбционными
свойствами........................................................................................................................................... 121
О.И. Рандин, О.В. Дударева, Е.И. Сауло ............................................................................... 121
194
Перспективность использования продуктов, полученных золь-гель
методом ................................................................................................................................................... 122
О.В. Лебедева, Е.И. Сипкина, В.Г. Хандагуров ................................................................. 122
Подходы к решению проблемы коркообразования в процессе получения
суспензионного ПВХ на ОАО «Саянскхимпласт» .................................................... 123
Е. В. Спиридонов, А.А. Григорьева ......................................................................................... 123
Получение и анализ четвертичных аммониевых оснований ............................. 125
А.Н. Коновалов, Н.В. Котова, Е.Е. Гринберг, Е.П. Крысин ........................................ 125
Получение новых композиционных связующих и пропитывающих
материалов на основе нефтяных остатков ..................................................................... 126
А.А. Угапьев, И.В. Ким, Н.И. Ушакова ................................................................................. 126
Получение оксигенатных высокооктановых композиций для товарных
бензинов ................................................................................................................................................. 128
В.Н. Сапрыгина, Е.Е. Албаева ................................................................................................... 128
Проблемы осадкообразования при подготовке нефти на нефтепромысле и
пути их решения ............................................................................................................................... 130
В.В. Романов, А.Ф. Гоготов .......................................................................................................... 130
Синтез и кристаллизационная очистка алкоголятов лития ряда С1-С4 ..... 130
А.Е. Амелина, Е.Е. Гринберг ....................................................................................................... 130
Сорбционное извлечение и определение никеля в производственных
стоках ....................................................................................................................................................... 131
Г.Н. Дударева ....................................................................................................................................... 131
Cорбционное извлечение
марганца из растворов углеродными
сорбентами ........................................................................................................................................... 133
Л.А. Минаева, В.И. Дударев, О.А. Кондакова .................................................................... 133
Трис(бензен-1,2-диолато)германат натрия ..................................................................... 135
М.В. Белорусова, Д.П. Маргунова, О.А. Постникова, Ле Ньят Тхюи Занг, В.П.
Барышо .................................................................................................................................................... 135
Узел сжигания аммиака ............................................................................................................. 136
Н.А. Ищук, А.А. Корнеева, Т.А. Лисовская, С.В. Ленский, С.О. Скурковина....... 136
Улучшение эксплуатационных свойств смазочных материаллов ............... 138
В.Н. Сапрыгина, С.Ю. Факеева .................................................................................................. 138
Формирование композитов в золь-гель процессах с участием n,n'- бис (триэтоксисилилпропил)-тиокарбамида и сополимеров на основе винилглицидилового эфира с винилхлоридом ........................................................................................ 141
О.В. Лебедева, Е.И. Сипкина, А.М. Знаенок ....................................................................... 141
СЕКЦИЯ 5............................................................................................................................................. 142
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
И УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ .................................................................................................... 142
Газосодержание и физико-химические свойства слабоминерализованных
вод Восточной Сибири ................................................................................................................. 142
Е.И. Сипкина, Д.Ю. Абрамушкина ......................................................................................... 142
195
Исследование и определение термодинамических показателей сорбции
ионов тяжелых металлов............................................................................................................ 144
В.А. Домрачева, Г. Шийрав, Е.Н. Шкаверо ......................................................................... 144
Комплексная
переработка
тонких
пылей
медеплавильных
предприятий ........................................................................................................................................ 147
Ю.Ф. Сергеева, С.В. Мамяченков, В.А. Сергеев, О.С. Анисимова
Н.Р. Галлямова ..................................................................................................................................... 147
Определение физико-химических и сорбционных характеристик сорбентов
на основе бурых углей .................................................................................................................. 149
В.А. Домрачева, В.В. Трусова, Л.В. Диянова, Н.И. Неудачина ................................ 149
Оценка и прогнозирование степени загрязнения экосистемы верхней части Братского водохранилища мышьяксодержащими
отходами ..................................................................................................................................................... 151
А.В. Богданов, О.Л. Качор, А.И. Шкрабо, В.В. Спешилова ....................................... 151
Разработка технологии получения топливных гранул на основе
растительных отходов и пирокарбона методом прокатки на роторных
прессах .................................................................................................................................................... 153
Д.А. Макаренков, В.И. Назаров .................................................................................................. 153
Разработка
технологии
создания
образцов
состава
сварочных
аэрозолей ............................................................................................................................................... 154
О.В. Кузнецова, А.Э. Слупский.................................................................................................. 154
Результаты определения Mn, Pb и Cr(VI) в атмосферных
аэрозолях ............................................................................................................................................... 156
О.В. Кузнецова, Е.Н. Коржова, Е.А. Паламарь .................................................................. 156
Реконструкция атмосферно-вакуумной трубчатой установки с целью
повышения
ее
технико-экономических
и
экологических
показателей .......................................................................................................................................... 158
Е.Г. Спешилов, А.П. Горохов, Г.А. Китонов....................................................................... 158
Рекуперация осадка карт-шламонакопителей ОАО БЦБК ................................ 159
А.В. Богданов, О.Л. Качор, О.С. Экстудианова ................................................................. 159
Технология применения технического гидролизного лигнина в дорожном
строительстве ..................................................................................................................................... 161
О.И. Дошлов, И.В. Ханина, К.Ю. Дегтярева ....................................................................... 161
Управление экологической безопасностью промышленных производств на
основе
исследования
распределения
компонентов
выбросов
в
атмосферных выпадениях ......................................................................................................... 163
Н.И. Янченко ........................................................................................................................................ 163
Экологические проблемы каталитического крекинга и меры их
предотвращения ............................................................................................................................... 165
А.П. Горохов, Е.Г. Спешилов, О.Г. Серебреников, О.И. Дошлов ........................... 165
Электрокоагуляция ионов никеля в связи с проблемой загрязнения и
очистки гальваностоков ............................................................................................................. 167
Е.Г. Филатова, А.А. Соболева, В.И. Дударев, А.О. Свистунова............................... 167
196
СЕКЦИЯ 6............................................................................................................................................. 169
БИОТЕХНОЛОГИЯ И ХИМИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ...................................................................................................... 169
Влияние условий выстойки на качество
пастилы........................................................................................................................................................ 169
А.А. Мазанникова, И.Т. Александрова................................................................................... 169
Извлечение
фруктозы из топинамбура методами экстракции и
гидролиза............................................................................................................................................... 171
А.А. Калягина, И.А. Мякина ........................................................................................................ 171
Лихенин как студнеобразователь в производстве мармелада ........................... 173
О.С. Марочкина, И.Т. Александрова ....................................................................................... 173
Мучные кондитерские изделия с дигидрокверцетином ........................................ 175
Е.А. Татарникова, О.В. Куприна, Е.Ю. Шерстнева, Л.А. Остроухова ................. 175
Содержание нитрита натрия в колбасных изделиях, реализуемых в
Иркутской области ........................................................................................................................ 177
А. Ю. Мякотина, О.С. Степанова, В.И. Луцкий ................................................................ 177
Состав
водорастворимых
продуктов
этанолиза
соломы
пшеницы ................................................................................................................................................ 179
Е.С. Фомина, А.Д. Волкова, С.Н. Евстафьев ....................................................................... 179
Состав растворимых в этилацетате продуктов этанолиза соломы
пшеницы ................................................................................................................................................ 181
Е.С. Фомина, С.В. Филиппов, С.Н. Евстафьев ................................................................... 181
Состав фитостеринов соевого и подсолнечного соапстоков ИрМЖК .......... 183
Д.В. Молокова, В.И. Луцкий, С.Н. Евстафьев .................................................................... 183
Сравнительное исследование аминокислотного состава одуванчика
лекарственного Taraxacum Officinale .................................................................................. 185
Н.П. Тигунцева, Р.А. Воробьева, С.Н. Евстафьев............................................................. 185
197