€¦ · 2 УДК 658.52 ББК 65.291.8я 4 П 27 Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом ИрГТУ Перспекти

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

2

УДК 658.52

ББК 65.291.8я4

П 27

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом ИрГТУ

Перспективы развития технологии переработки углеводородных, рас-

тительных и минеральных ресурсов : материалы Всерос. науч.-практ. конф. с

междунар. участием (Иркутск, 24–25 апреля 2012 г.). – Иркутск : Изд-во Ир-

ГТУ, 2012.–196 с.

Представлены материалы, посвященные актуальным проблемам обога-

щения и металлургии руд и концентратов, химии и химической технологии,

биотехнологии и химии биологически активных веществ растительного сырья,

интенсификации, контроля и автоматизации технологических процессов, эко-

логическим 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 металлургии цветных

металлов;

Баев А.В. – канд. техн. наук профессор зав. кафедрой автоматизации произ-

водственных процессов;

Подгорбунская Т.А. – канд. хим. наук старший преподаватель кафедры хи-

мической технологии;

Вершинина С.Э. – канд. биол. наук докторант доцент кафедры химии и пи-

щевой технологии им. Тутуриной;

Бельский С.С. – канд. техн. наук доцент кафедры металлургии цветных ме-

таллов;

Хапусов В.Г. – д-р техн. наук профессор кафедры автоматизации производ-

ственных процессов;

Филатова Е.Г. – канд. техн. наук докторант доцент кафедры химии и пище-

вой технологии им. Тутуриной зам. декана химико-металлургического факуль-

тета по НИР.

Технический редактор:

Яковлев Р.А. – аспирант кафедры цветной металлургии.

3

© Иркутский государственный

технический университет, 2012

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: [email protected]

Многофазная промывка технических суспензий осуществляется в произ-

водстве глинозѐма, химической и гидрометаллургической технологии. Про-

мывка проводится в сгустителях, многозонных классификаторах, гидросепара-

торах, или на фильтрах.

В работе рассмотрен вариант расчѐта незамкнутых схем противотока с

законченным циклом промывки в сгустителях. Промывка пульп по такой схеме

предусматривает использование как чистой воды на последней ступени про-

мывки, так и промывного раствора с определѐнной концентрацией ценного рас-

творѐнного вещества.

Вывод конечных уравнений, по которым осуществляется расчѐт показа-

телей противоточной промывки, проводился с учѐтом известных ограничений.

При выводе расчѐтных уравнений были приняты следующие обозначе-

ния: 0R - весовое отношение Ж:Т в сгущѐнной пульпе, которое постоянно для

всех промывателей;

sR - количество слива в тоннах на 1 т твѐрдого осадка из каждого промы-

вателя, которое соответствует расходу промывной воды;

N ...;; 321 концентрации растворѐнного отмываемого вещества в пер-

вом, втором, третьем, … N-ом промывателях;

0 – концентрация растворѐнного вещества в сгущѐнной пульпе, посту-

пающей в первый промыватель;

s – концентрация растворѐнного вещества в промывном растворе.

Конечные выражения получены на основе решения систем балансовых

уравнений, левая часть которых выражает количество растворѐнного посту-

пающего в N, N-1, N-2, … 3-й ступени схемы противотока, а в правой части ко-

личество растворѐнного, которое выходит из N, N-1, N-2 … 3-х ступеней про-

мывки.

В общем случае система балансовых уравнений для схемы противоток из

N-ступеней представлена следующим образом:

mailto:[email protected]

4

Решение системы уравнений позволяет определить форму выражений для

расчѐта показателей N-кратной противоточной промывки:

- концентрация растворѐнного вещества в первом промывателе:

10

1

100

11

**1

Nss

ss

N

sNs

RR

RR

;

- концентрация растворѐнного в N-ом промывателе:

0R

RB ssN

,

где B = 100 sRRB – количество вещества, удаляемого из системы из N,

N-1, N-2, … т.д. ступеней промывки, являющееся величиной постоянной и рав-

ной разности количества вещества, поступающего на промывку и удаляемого

со сливом первого сгустителя;

- концентрация растворѐнного в остальных промывателях:

0

**1

R

RB ss

k

sKs

KN

,

где k

ssssks ...32 ;

В частности для варианта 5-кратной промывки для концентрации раство-

рѐнного вещества в первом промывателе:

40

4

400

11

**1

ss

ssss

RR

RR

,

где 432

4 sssss .

АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПРОМЫВКИ БЕЛИТОВОГО ШЛАМА НА КАРУ-

СЕЛЬНЫХ ФИЛЬТРАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ФИЛЬТРОТКАНИ АРТ.

56159

Саламатов В.И., Хващевская Л.Ф.



664033 г.Иркутск, ул.Лермонтова, 83.


На карусельных фильтрах в цехе выщелачивания спѐка АГК происходит

отделение жидкой фазы и промывка шлама горячей подшламовой водой.

10100

20100

201100

10100

0100

RRRR

RRRR

RRRR

RRRR

RRRR

sss

sss

NsNs

NsNs

Nsss


5

Промытый шлам откачивается на шламохранилище. При этом основны-

ми нарушениями работы карусельных фильтров, приводящие к высокому со-

держанию щелочи в отвальном шламе, могут быть следующие:

- высокое Ж:Т в пульпе после мельниц (> 1,2) или низкое (< 1);

- отклонение технологических показателей от заданного уровня;

- своевременная замена или регенерация фильтрующей перегородки.

Обеспечение Ж:Т пульпы мельниц в заданных пределах 0,9 1,2 обуслав-

ливает наиболее благоприятные условия хода процесса фильтрации и равно-

мерность помола шлама.

Работа карусельного фильтра, экипированного фильтротканью, характе-

ризуется индукционным периодом, когда наблюдается максимальная произво-

дительность. На продолжительность индукционного периода большое влияние

оказывает концентрация растворѐнного вещества в жидкой фазе пульпы. Так

при концентрации 32OAl в пульпе 75 г/л продолжительность индукционного пе-

риода составляет в среднем 20 – 24 ч. При концентрации 25 г/л 32OAl продол-

жительность 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 поте-

ри растворѐнного вещества с осадком, значительно снижается скорость фильт-

рационной промывки.

Продолжительность промывки при расходе промывной жидкости Ж:Т =

1,0 составляет в среднем от 60 до 70 с. С учѐтом того, что общее время обезво-

живания 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 ха-

рактеризуется низкой скоростью отмывки растворѐнного из упорной плѐноч-

ной 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.



664033 г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.


Для интенсификации процессов обезвоживания и промывки технических

суспензии, в частности, используются синтетические и природные вещества.

Применение этих веществ способствует изменению кинетической и агрегатив-

ной устойчивости суспензии, что приводит к росту производительности сгусти-

телей и промывателей. Оптимизация процесса осветления суспензии проводит-

ся в процессе подбора оптимальных дозировок флокулянта, установление наи-

более эффективного варианта его применения в технологическом процессе.


6

В работе были изучены серии образцов, полученных в ходе четырѐхкрат-

ной прямоточной декантанционной промывки осадков красных шламов северо-

уральских бокситов, переработанных по способу Байера. Первый вариант про-

мывки осуществляли без обработки пульп, второй вариант промывки проводи-

ли с добавкой СаО на стадию предварительного сгущения.

Результаты эксперимента оценивались с помощью инфракрасной спек-

троскопии. 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 OH 2 (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 составляю-

щими шламов. Полоса поглощения при 3420 см 1 главным образом характери-

зуется как связанная за счѐт физических и механических взаимодействий с по-

ристыми шламами влага.

Степень извлечения щелочного алюминатного раствора оценивалась при

сравнении оптических плотностей D поглощения: 1 - полоса поглощения щело-

чи NaOH (3690 см 1 ); 2 - полоса поглощения воды OH 2 (3420 см 1 ); 4 и3 - по-

лосы поглощения гидраргиллита AlOOH (3270, 3080 см 1 ).

Как показывает эксперимент после обработки пульп СаО отмывка цен-

ных компонентов из красного шлама даже при однократной отмывке идѐт ин-

тенсивнее, чем для варианта четырѐхкратной промывки без обработки.

Ранее 1 были исследованы варианты схем промывки осадков красных

шламов с применением на стадии сгущения ПАА и муки. Показано, что приме-

нение 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 плотно-

сти для всех полос поглощения ( 41 ), что указывает на значительное пони-

жение 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 , для2

D - 0.141 и 0.091, для

3D - 0.196 и 0.110 и, наконец, для

4D - 0.213 и 0.102.

Список литературы

1. Саламатов О.В. Влияние некоторых флокулянтов на отмывку алюми-

натного раствора из осадков красных шламов/О.В. Саламатов, В. И. Саламатов,

Б. А. Байбородин//Обогащение руд. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ/, 2010 – с. 37-43.

7

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, [email protected]

Последние годы ознаменованы ростом интереса к углю, как к важнейше-

му источнику энергии.

Увеличение доли угля требует разработки и тиражирования энергетиче-

ски и экологически совершенных технологий переработки и сжигания этого ис-

копаемого. 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 целесо-

образных путей замещения газового и нефтяного топлив на крупных ТЭЦ и ко-

тельных является применение композиционного водоугольного топлива. При-

менение 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 конкурентоспособ-

ность и минимально возможное опасное экологическое воздействие на окру-

жающую 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 сжига-

нии обеспечиваются допустимые уровни выбросов загрязняющих веществ.

В настоящее время в России ежегодно образуется около 28 млн. т. отхо-

дов угледобычи, являющихся отличным сырьем для получения ВУТ[1].

Перевод шламов в транспортабельное и технологически удобное суспен-

зионное водоугольное топливо (ВУТ) позволит получить существенный эконо-

мический 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 явля-


8

ется возможность интенсификации процесса сгущения технологических уголь-

ных суспензий [2].

В представленной работе проведены исследования по возможности полу-

чения ВУТ из щламов коксующихся углей месторождения «Раздолье» с исход-

ной 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 флокулян-

тов 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 осветлѐнного

раствора через определѐнные промежутки времени и последующим расчѐтом

скоростей осаждения. По полученным данным построены графики зависимо-

стей 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 рекомендовантриполи-

фосфат натрия, в качестве стабилизатора – низкомолекулярные электролиты.


1. Зайденварг В.Е. , К.И.Трубецкой, В.И.Мурко. Производство и исполь-

зование 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. [email protected].

Вольфрамовые концентраты гравитации после перечистки содержат 80-

87% сульфидов, 10-18% вольфрамовых минералов, 0,5-1% магнетита, 1-3% по-

родообразующих минералов промежуточной плотности. Сульфиды преимуще-

ственно 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 сепара-

ции приняты концентратв винтовых сепараторов, с содержанием WO3 – 4,88% и

4,83%, и винтовых шлюзов с содержанием WO3 – 13,09% и 13,07%.

9

Проведено изучение контрастности технологических свойств основных

минералов, слагающих материал по справочным данным, приведенным в лите-

ратурных источниках.

Таблица 1. Физические свойства основных минералов составляющих гра-

витационный концентрат

Минералы Химическая

формула

Плотность,

Мг/м3

Основные

собиратели для

флотации

Удельная маг-

нитная воспри-

имчивость,

х10-6 см3/г

Удельное

сопративлениеом.м

Гюбнерит (FeMn)WO4 6,7-7,5 жирные кислоты 34,4-100 102-105

Шеелит CaWO4 5,8-6,2 жирные кислоты 0,1-0,3 х

Пирит FeS2 4,95-5,2 сульфгидрильные

собиратели

0,2÷0,7 10-5-10-1

В таблице 2 приведены показатели экспериментов операции разделения

вольфрамовых от сульфидных минералов с применением разных методов обо-

гащения, схемы опытов изображены на рисунке 1 и 2.

Таблица 2 – Результаты экспериментов по разделению сульфидов и

вольфрамовых минералов разными методами

Метод

разделения Продукты

Выход,

%

Массовая доля

WO3, %

Извлечение

WO3, %

ЭМС

Пиритный концентрат 92,8 1,32 25,1

WO3 концентрат 7,2 50,8 74,9

Исх. – конц-т гравитации 100,0 4,88 100,0

Флотация




ЭМС




Флотация

Пиритный концентрат. 79,9 1,88 11,5



Вольфрамовый концентрат гравитации

Электромагнитная сепарация (ЭМС) Магнитная фракция Немагнитная фракция

Гюбнеритовый Сульфидный концентрат концентрат

Рисунок 1 – Разделение сульфидов и вольфрамовых минералов методом

электромагнитной сепарации

10

СuSO4 200г/т

Ксантогенат бутиловый 150г/т

Вольфрамовый концентрат гравитации Т-92 45г/т Сульфидная флотация Пенный продукт Камерный продукт

Сульфидный Гюбнеритовый концентрат концентрат

Рисунок 2 – Разделение сульфидов и вольфрамовых минералов флотаци-

онным методом.

Вывод:

Анализ приведенных результатов свидетельствует о явном преимуществе

флотационного метода разделения сульфидных минералов от гюбнерита и шее-

лита. 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 лимитируе-

мым 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 богаще-

ния (пробы №№ 1 и 6) и исходных песков (проба № 2).

Минералы –носители вольфрама представлены гюбнеритом и шеели-

том, содержание WO3 1,2,6 соответственно 0.054, 0.044 и 0.042% оответст-

венно.

Песчаная часть проб (класс -2мм) сложена в основном породообразую-

щими минералами, главные из них кварц (от 5.9 до 13.3%) и измененные по-

левые шпаты (от 71.3 до 87.8%), в меньших количесвах хлорит, эпидот, ам-

фиболы и агрегаты этих минералов. В десятых долях процента отмечены маг-

нетит и ильменит.

Гравитационным анализом определены прогнозные технологические

показатели при первичной концентрации вольфрама гравитационными мето-

дами (таблица).

11

Проба Выход от исходных

песков, %

Массовая доля

WO3, %


WO3, %

Проба №1

Проба №2

Проба №3

6.73

4.04

6.44

0.37

0.53

0.32

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 опера-

ции измельчения, не представляется целесообразной, что и было подтвер-

ждено опытами на пробах 1 и 6.

На пробе исходных песков проведены технологические опыты на клас-

ссифицированном материале на классах-20+0.5мм и –о.5мм. Продукты отса-

доч-ной машины, на которой обогащался класс -20+0.5мм, состоял в основ-

ном 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 ме-

талла равным 43.98%.

На пробе №1 были проведены опыты на классе -2мм после его разделе-

ния по крупности на -2.0+0.5 и -0.5мм.

После обогащения на винтовом сепараторе класса -2.0+0.5мм и винто-

вом шлюзе класса -0.5мм концентраты перечищались на концентрационном

столе. Концентраты стола подвергались магнитной сепарации с целью их раз-

деления на магнитный, ильменитовый, гюбнеритовый и шеелитовый продук-

ты. Напряженность магнитного поля менялась в операциях в соответствии с

магнитной восприимчивостью минералов.

Суммарное извлечение WO3 от класса -2мм составило 61.73% при вы-

соком 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 содержа-

ниивольфрама.

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 золотосеребро-

содержащему кварцевому типу руд. Кварц - основной породообразующий ми-

нерал (66.1%), рудные минералы представлены сульфидами, в основном пири-

том.

12

Основным полезным компонентом является золото (16.4г/т), попутным

серебро (190г/т). Золото самородное, высокопробное, основная масса представ-

лена 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 се-

ребряной 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 свобод-

ного (амальгамируемого)-65.5%. Сростков золота с рудными и породообра-

зующими компонентами-34.2%.

Серебро в пробе упорное по отношению к цианированию, доля циани-

руемого серебра-74.7%. доля свободного металла всего 2.2%.

Технологические исследования проведены в тестовом режиме. Гравита-

ционные испытания проведены на концентрационном столе, отсадочной ма-

шине, центробежном концентраторе и винтовых аппаратах по схеме стадиаль-

ной гравитации.

Технология винтовой сепарации обеспечила извлечение в гравиоконцен-

трат 75.07% при его выходе 1.68% и содержании золота 725.9г/т. На концентра-

торе 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 се-

ребро 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 гравиоконцен-

тратов 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.

13

Вариант технологии обогащения Извлечение

1. Прямое цианирование руды: золото

серебро

98.7

89.7

2. Гравитационно-цианистая с раздельным цианированием

гравиоконцентрата и хвостов гравитации: золото

серебро

98.2

89.5

3. Флотационная с цианированием флотоконцентратов: золото

серебро

97.1

85.1

4. Гравитационно-флотационная с раздельным цианированием

гравио- и флотоконцентрата: золото

серебро

97.2

80.9

5. Гравитационная с цианированием гравиоконцентрата:

винтовая сепарация золото

серебро

центобежная сепарация золото

серебро

74.6

24.7

79.0

26.3

Приведенные показатели по результатам тестовых испытаний свидетель-

ствуют о возможности переработки руды месторождения ―Перевальное‖ с

применением различных методов обогащения.

По первым четырем технологиям закономерно высокое извлечение золо-

та (97.1-98.7%). Извлечение серебра так же высокое и находится в пределах

80.9-89.7%.

Целесообразность выбора из приведенных принципиальных схем, каж-

дая из которы имеет свои достоинства и недостатки, должна быть выбрана ис-

ходя из экономических и экологических преимуществ.

Для уточнения показателей извлечения благородных металлов и расходов

реагентов должны быть проведены укрупненные или полупромышленные ис-

пытания по рекомендуемой технологии на представительной пробе.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА

СГУЩЕНИЯ КРАСНЫХ ШЛАМОВ

Хващевская Л.Ф., Саламатов В.И.


Кафедра машиностроительных технологий и материалов

г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

[email protected]

Процессы сгущения красных шламов являются составной частью хими-

ческого, горнодобывающего, металлургического и многих других производств.

Для обезвоживания пульпы красных шламов используют сгустители. Се-

парация дисперсной фазы из пульпы красных шламов в сгустителе происходит

в результате гравитационного осаждения. Граница раздела твѐрдой и жидкой

фаз движется сверху ко дну цилиндра. В процессе сгущения пульпы можно вы-


14

делить две стадии: стадию седиментации и стадию сжатия-уплотнения, а также

отчѐтливо прослеживаются три зоны: чистая жидкость, переходная зона и оса-

док.

На процесс сгущения, протекающий под действием силы тяжести, влияют

минералогический и дисперсный составы материала, форма частиц, содержание

твѐрдого в исходной пульпе, плотность твѐрдой и жидкой фаз, вязкость жидко-

сти, температура пульпы, содержание твѐрдого в пульпе. Одним из существен-

ных факторов, влияющих на скорость отстаивания, является содержание твѐр-

дой фазы в пульпе. Чем меньше разность плотностей сплошной и дисперсной

фаз, тем значительнее снижение эффективности выделения твѐрдых 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 стеснѐнное. Когда исчезает переход-

ная зона, происходит сжатие и уплотнение осадка.

В зоне свободного падения граница раздела твѐрдой и жидкой фаз дви-

жется при постоянной скорости до тех пор, пока не будет достигнута критиче-

ская точка, в которой скорость осаждения заметно уменьшается. Величина ско-

рости свободного осаждения зависит от размера частиц и их плотности. Плот-

ность оседающей суспензии в зоне свободного падения остаѐтся постоянной и

равной плотности исходной пульпы, за вычетом крупных частиц, осевших в ре-

зультате сегрегации. Скорость движения границы раздела твѐрдой и жидкой

фаз в зоне свободного осаждения можно рассчитать, построив, на основе экс-

периментальных данных, регрессионное уравнение btaН ˆ , где параметры

а, b определены методом наименьших квадратов; t – время; Н̂ - усреднѐнное

значение высоты.

Начиная с критической точки, скорость осаждения постепенно уменьша-

ется. Здесь наблюдается стеснѐнное осаждение, при котором более мелкие час-

тицы тормозят движение более крупных, а частицы больших размеров увлека-

ют за собой мелкие частицы, ускоряя их движение. Возникает коллективное

осаждение частиц с близкими скоростями в сечении аппарата, но разными ско-

ростями по высоте аппарата [1]. Плотность пульпы в этом случае не остаѐтся

постоянной и ни в одной точке не равна плотности исходной пульпы. Диффе-

ренциальное уравнение, описывающее движение границы раздела жидкой и

твѐрдой фаз, имеет вид:

15,41

жтвK

dt

dH,

где Н – высота уровня суспензии; ε – объѐмная доля жидкого в суспензии

(пористость зависит от Н, то есть ε = ε(Н)); ρтв и ρж – плотности соответственно

твѐрдой и жидкой фаз суспензии; η – вязкость чистой жидкости; К - коэффици-

ент пропорциональности.

На стадии сжатия-уплотнения пульпа представляет собой сгущенный

осадок, и при этом отсутствуют процессы седиментации. Изменение высоты

15

уровня осадка на этой стадии можно описать, используя закономерности

фильтрования сжимаемых осадков [2].


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 ФИЛЬТРОТКА-

НЕЙ НА БАРАБАННЫХ ВАКУУМ-ФИЛЬТРАХ

С.Н. Головачѐв – аспирант; В.И. Саламатов – доцент, к.т.н.



664033 г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: [email protected]

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 путѐм еѐ

заправки в пазы между ячейками и пробивкой этих пазов с помощью резиновых

жгутов.

Перерабатываемое сырьѐ в период испытаний было однотипным, его хи-

мический состав не менялся. За время опытных работ в цехе профильтровано

более 200 т криолита.

В ходе испытаний получили оценку следующие технологические показа-

тели: удельная производительности по твѐрдому, мутность фильтрата, полнота

съѐма кека с поверхности ткани, давление отдувки, влияние величины вакуума

и скорости вращения барабана на производительность фильтра.

В индукционный период эксплуатации ткани, когда наблюдается макси-

мальная производительность фильтра, полнота съѐма кека составляет 100%. Но

с увеличением срока службы ткани съѐм кека ухудшается.

Рассмотрено влияние давления воздуха вР на полноту съѐма кека. В ходе

испытаний величина вР менялась в пределах от 0.05 атм до 0.5 атм. Малое дав-

ление 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 понижен-

ное давление отдувки 0.3 атм, а затем, по мере засорения фильтрующей перего-


16

родки, давление отдувки увеличивается до 0.4 атм. По полноте съѐма кека оп-

ределѐнные 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%, причѐм снижение влажности для обеих фильтротканей

проходило равномерно.

В ходе испытаний установлено, что лавсановая ткань 537 арт. С-6 позво-

ляет увеличить удельную производительность по твѐрдому 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 ус-

тойчивостью против засорения, большей прочностью, поэтому срок еѐ 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, химико-

металлургический факультет, кафедра металлургии цветных металлов,

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, [email protected]

Основным методом обогащения карбонатных слюдисто-флюоритовых

руд является коллективно-селективная схема, когда осуществляется коллектив-

ная флотация флюорита и кальцита в голове процесса и последующее их разде-

ление в перечистных операциях. Данная технология предполагает образование

большого количества промежуточных продуктов, которые необходимо обога-

щать в отдельном цикле. Такая технологическая схема громоздка, плохо управ-

ляема, 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 предло-

жена технологическая схема, состоящая из кондиционера, трех колонных аппа-

ратов (основная, контрольная и перечистная операции) и пропарки, установ-

ленной между основной и перечистной операциями.

Достоинство данной схемы в достижении высоких технологических пока-

зателях 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 ис-

пользовалась олеиновая кислота в виде эмульсии и полное ее омыление (рН


17

процесса 9,8-10, содовая среда) происходит не ранее как к третьей - четвертой

перечистной операции, а также высокую скорость флотации в колонных аппа-

ратах, то показатели основной флотации в колонной машине, находящиеся на

уровне показателей третьей перечистной флотации Ярославского ГОКа пред-

ставляются вполне удовлетворительными.

Как показали лабораторные исследования, а также анализ литературных

источников, при флотации флюорит-карбонатных руд Ярославского ГОКа про-

текает 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 «холо-

стую». В ходе исследований было замечено, что изменение всех физико-

химических параметров коллекторов происходит с изменением концентрации

реагента, но с различной скоростью. Это приводит к тому, что флотация начи-

нает протекать с удовлетворительной скоростью только при достижении всеми

физико-химическими параметрами некоторых критических значений. Исполь-

зование же омыленного реагента (например, олеиновой кислоты, сырого тало-

вого масла и пр.) в несколько раз повышает его флотационную активность и,

следовательно, значительно увеличивают технологические параметры процесса

[2].

По данным лабораторных исследований использование смеси флотаци-

онных реагентов, например таких, как омыленная олеиновая кислота и алкил-

сульфат натри (длинна цепи — 8-10 атомов углерода) в 2-3 раза повышает ак-

тивность флотореагента при снижении его расхода на 40-50 % [3]. Применение

смесей реагентов-собирателей позволяет получить более высокий гидрофоби-

зирующий 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].


1. Саматова, Л. А. Разработка теоретических основ селективной флотации

кальцийсодержащих минералов, входящих в состав руд Приморских месторож-

дений / 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 пара-

метр для оценки эффективности воздействия флотационных реагентов на гра-

ницу 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.

18

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: [email protected]

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 при-

мерно 20%. Суммарный выход вторичных шламов на некоторых углеобогати-

тельных фабриках составляет 25-30%, а в отходах флотации содержание шла-

мов может достигать 67-90%. В некоторых случаях количество шламов может

достигать 80-90%.

Рост уровня механизации работ по добыче угля и последующей его пере-

работки приводит к увеличению доли мелких классов и минеральных примесей

в добываемой массе. На сегодняшний день переработка угольных шламов явля-

ется 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 эффективно-

сти обогащения угля. Это предопределяет повышение роли углеобогащения

мелких и тонких классов вообще [2].

Значительная часть угольного материала шламовой крупности перераба-

тывается флотацией, которой подлежит 30-40% шламов коксующегося и энер-

гетического угля зольностью от 14 до 53% (в среднем 26%). Но в ряде случаев

пенная флотация не обеспечивает необходимого качества продуктов из-за не-

достаточной селективности разделения органической и минеральной состав-

ляющей обогащаемого угля, что объясняется наличием в шламе большого ко-

личества тонкодисперсных высокозольных фракций крупностью менее 40-50

мкм. Это предполагает поглощение значительного количества флотационных

реагентов и регуляторов среды, препятствование флотации более крупных час-

тиц и возникновение большого количества стойкой пены, снижающей скорость

флотации и уменьшающей производительность флотационных машин. В ре-

зультате снижения селективности процесса флотации часть дефицитной орга-

нической массы угля теряется с отходами.

Среди гравитационных способов обогащения шламов следует отметить

тяжелосредные гидроциклоны. Но они обеспечивают высокое качество разде-

ления полезных ископаемых только крупностью более 0,2-0,5 мм и поэтому

применяются исключительно для обогащения крупнозернистых шламов. Не-

смотря на ряд попыток, решить проблему эффективного обогащения тонких

шламов с помощью тяжелосредных гидроциклонов не получается.

Не обеспечивают высокого качества разделения тонкого угля и другие ме-

тоды гравитационного обогащения. Минимальная величина обогащаемого ма-


19

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 ап-

паратах типа «гидросайзер». Но эффективность их работы также резко снижа-

ется при повышенном содержании в исходном материале ультратонких иловых

фракций [1].

В условиях недостаточной эффективности традиционных технологий обо-

гащения и обезвоживания тонкодисперсного угля, а также дефицита и дорого-

визны 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 перспек-

тивными представляются технологии, которые получили название селективной

флокуляции.

Селективная флокуляция — совокупность процессов выборочной агрега-

ции тонкодисперсных частиц полезных ископаемых в микрофлокулы крупно-

стью 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 комму-

нальной энергетике.

Наиболее распространѐнными флокулянтами являются высокомолекуляр-

ные 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), ре-

гулятор щѐлочности 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 проведѐнных опытов установлено, что наиболее эффектив-

ным реагентным режимом при селективной флокуляции угольных шламов яв-

ляется 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 спосо-

бом переработки угольных шламов, так как им можно улучшить извлечение

тонких частиц и повысить эффективность использования энергии в промыш-

20

ленности. Дополнительным преимуществом является значительное снижение

площади хвостохранилищ, что способствует улучшению экологической обста-

новки.


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 ХОЛСТО-

ПРОШИВНОГО МАТЕРИАЛЛА АРТ. 931509 ПРИ ОБЕЗВОЖИВАНИИ

СУЛЬФИДНЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ПУЛЬП

И.Е. Поляков – студент гр. МУ-07-1, В.И. Саламатов – доцент, к.т.н.



664033 г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: [email protected]

Волокнистые нетканые материалы получают по сокращѐнной технологии

без трудоѐмких процессов прядения и ткачества. Нетканые материалы превос-

ходят обычные фильтроткани по проницаемости и тонкости фильтрации, но ус-

тупают им по механической прочности. Однако в настоящее время усовершен-

ствованные способы производства обеспечивают получение нетканых материа-

лов, обладающих прочностью на разрыв до 1 кгс/мм 2 и выше, приближаясь к

прочности тканых материалов. Высокой прочностью и проницаемостью отли-

чаются прошивные материалы из синтетических волокон, к которым относятся

и полипропиленовый материал арт. 931509.

Полипропиленовые волокна достаточно устойчивы к действию мине-

ральных кислот и щелочей, что определяет их перспективность при фильтрации

различного типа технических суспензий.

В процессе испытаний фильтрующие свойства ткани арт. 931509 сравни-

вались со свойствами хлопковой фильтроткани (фильтромиткаль).

Оценка физико-механических, физико-химических свойств не даѐт доста-

точных 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 опреде-

лялись следующие фильтрующие свойства: проницаемость (скорость фильтра-

ции), задерживающая способность по отношению к дисперсной фазе пульпы;

сила взаимодействия твѐрдой фазы пульпы с поверхностью фильтротканей, оп-

ределяющая их устойчивость против засорений (механических, химических).

Исследования фильтрующих свойств ткани осуществляли при фильтра-

ции сульфидных золотосодержащих пульп (флотоконцетрата). Лабораторные


21

испытания проводили при следующих условиях: толщина кека 10 мм, темапе-

ратура 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 замутнѐнности составил 6.42, т. е. по качеству фильтрата

ткань арт. 931509 значительно уступает фильтромиткали. Следовательно, поли-

пропиленовая перегородка может применяться в тех условиях, когда к качеству

фильтрата не предъявляются повышенные требования;

- коэффициент засоряемости составил 0.380, т. е. по сроку службы синте-

тическая 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, [email protected]

Твердые отходы теплоэлектростанций – это техногенное сырье, которое

в настоящее время достаточно широко используется при производстве строи-

тельных 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 необ-

ходимы при производстве керамического и силикатного кирпича, изделий из

плотного и ячеистого бетона, пористых заполнителей для легких бетонов, гип-

совых и золошлаковых блоков, различных видов вяжущих материалов и т.д.

При этом возможно получить реальный эколого-экономический эффект, по-

скольку данные продукты находятся в измельченном (подготовленном) состоя-

нии на поверхности земли и имеют низкую стоимость, что положительно ска-

зывается на себестоимости конечного продукта.

Еще одним перспективным направлением эффективной утилизации зо-

лошлаковых отходов ТЭС может стать использование их в качестве минераль-

ного наполнителя при производстве пенополиминеральной изоляции (ППМИ)

для трубопроводов. Следует отметить, что тепловые сети в России являются

наиболее уязвимым элементом системы теплоснабжения, так как реальные теп-

ловые 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 трубопрово-

дов является применение различного вида изоляции для покрытия труб. В каче-

стве основных достоинств трубопроводов с пенополиминеральной изоляцией

(ППМИ) можно отметить: невысокую стоимостью, повышенную термостой-

кость - до плюс 150°С, отсутствие необходимости специальной антикоррозион-

ной защиты труб, паропроницаемость коркового слоя, дешевую ремонтопри-

годность (практически любые дефекты легко устраняются неразрушающими


22

конструкцию методами); стойкость к старению (в результате химической реак-

ции между полиизоцианатом и наполнителем).

Технология производства изоляции исключительно проста, что обуслов-

лено свойствами химической формулы. Заводским способом изготавливают два

необходимых компонента, из органоминеральных композиций, включающих

различные вариации химических веществ и минеральных наполнителей, с учѐ-

том местных сырьевых возможностей. В настоящее время наиболее широко

применяется в качестве наполнителя обычный кварцевый песок, удовлетво-

ряющий ГОСТ 2138, ГОСТ 7031.

Предприятие «ИркутскЭнергоПроект», которое входит в структуру ком-

пании «ЕвроСибЭнерго», при производстве ППМИ руководствуется ТУ 5768-

001-87068664-2011 и в качестве органического наполнителя применяет песок,

доставляемый с Нижнеилимского месторождения, который имеет достаточно

высокую цену. Разработка технологии получения полимиктового песка, соот-

ветствующего состава и качества, из золошлаковых отходов ТЭС, позволит ре-

шить 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 сепа-

ратором. Полученная песковая фракция практически соответствует техниче-

ским 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 оп-

ределения их соответствия требованиям ТУ, показали, что они имеют удовле-

творительное качество, за исключением двух показателей: плотности (незначи-

тельно) 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

23

является экономически целесообразным и достаточно устойчивым к изменени-

ям 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: [email protected]


* ИрГТУ, каф. МТМ, , e-mail: [email protected]

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 ис-

следование 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 покро-

ва. 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, гравиметриче-

ским 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.

24

Таблица 1 - Глубинные показатели коррозии стали Ст3 и оцинкованного

железа в снеговой воде. Время выдержки 24ч.

Номер

пробы

Расстоя

ние от

источни

ка, км

Глубинный

показатель

коррозии

Kn для Ст3,

мм/год

Балл

стойкост

и для

Ст3 [2]

Глубинный пока-

затель коррозии

Kn для железа с

цинковым покры-

тием, мм/год

Балл стой-

кости для

оцинкован-

ного железа

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 мож-

но 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 ис-

точника выбросов (рис.1).

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 коррозион-

ной стойкости становиться равным 4, вместо 5.

Работа выполнена при поддержке проекта № 5.1678. 2011 по гос. за-

данию Министерства образования и науки Российской Федерации.


1. Василенко В.Н. Мониторинг загрязнения снежного покрова /

В.Н.Василенко, И.М. Назаров, Ш.Д.Фридман. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. –

183 с.

25

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. Мето-

ды 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 месторо-

ждений 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 благород-

ных металлов. Золото из продуктов такой обработки легко извлекается стан-

дартными методами цианидного выщелачивания. При этом большинство дан-

ных процессов протекает в жестких условиях (повышенная температура, давле-

ние, агрессивная среда), что обусловливает использование специальной дорого-

стоящей аппаратуры для их осуществления. Кроме того, применение техноло-

гий химического разложения сульфидов, сталкивается с экологическими про-

блемами загрязнения окружающей среды, которые в особой степени проявля-

ются 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 тон-

ковкрапленным золотом методов, основанных на механической деструкции

сульфидов с сохранением основного количества минералов в исходной химиче-

ской 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, ос-

нованный на обработке пульпы после ультратонкого помола методом мягкого

атмосферного окисления. Данный метод предполагает обработку тонкоизмель-

ченного материала в окислительной атмосфере в слабощелочной среде.

26

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 зо-

лото (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, тиосульфа-

ты и ионы железа (II)) оказывающих негативное влияние на процесс цианиро-

вания. Кроме того, при тонком измельчении происходит активирование по-

верхности сульфидов и повышение их реакционоспособности. Все указанные

факторы приводят к увеличению расхода реагентов и снижению скорости рас-

творения золота. При этом конечный уровень извлечения золота при цианиро-

вании 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 кон-

центрата, помимо пассивации поверхности сульфидов, позволяет перевести

большую часть примесей, находящихся в жидкой фазе, в инертную по отноше-

нию к цианистым растворам форму: гетит (FeOOH); гипс (CaSO4 2H2O) и сим-

плезит (Fe3(AsO4)2 8H2O).

На основании изучения вещественного состава концентрата и экспери-

ментальных данных с помощью термодинамических расчетов выполнена физи-

ко-химическая модель процесса атмосферного окисления. По результатам мо-

делирования установлено, что процесс атмосферного окисления следует прово-

дить 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 со-

става установлено, что в процессе сверхтонкого измельчения происходит пас-

сивация поверхности золота. Причиной пассивации золота при измельчении

предположительно является образование пленок сульфидных минералов на по-

верхности металла. В процессе атмосферного окисления происходит разложе-

ние 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 концентра-

та. Исследованная технология на основе сверхтонкого помола и атмосферного

окисления прошла полупромышленные испытания и используется в промыш-

27

ленном масштабе на «Васильковском ГОКе» для вскрытия золота из упорного

коллективного концентрата и подготовки материала к последующему цианиро-

ванию. 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 заклю-

чить, что процесс ультратонкого помола и атмосферного окисления является

перспективным и конкурентоспособным способом переработки упорных суль-

фидных продуктов с тонковкрапленным золотом.

БРИКЕТИРОВАНИЕ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ

Якушевич П.А., Баранов А.Н., Гавриленко Л.В.


Ежегодно на Братском алюминиевом заводе образуется около 40000 тонн

отходов. Из них, 30% составляют хвосты флотации до 12000 т/год, 15% - шла-

мы газоочистки до 7000 т/год, 30% пыль электрофильтров 12000 т/год; и отра-

ботанная футеровка электролизеров - 25%, или до 10000 т/год. Из всех этих от-

ходов, только часть угольной футеровки вовлекалась в переработку на других

предприятиях.

Проведение НИОКР по данной теме позволило нам выделить одно из ос-

новных 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 ме-

лочи.

Как показали исследования, применение хвостов флотации в данном слу-

чае является нецелесообразным. Это обусловлено сильно графитизированной

структурой входящего в их состав углерода. Подобное строение углерода мож-

но объяснить тем, что угольная пена, находясь на поверхности электролита,

может в течение очень долгого времени (до нескольких часов) подвергаться на-

греву до температур 950-980°С. Подобная структура, как показывают прове-

денные эксперименты, является причиной повышенной зольности, а также, ме-

нее выраженной восстановительной способности брикетов.

Шламы газоочистки и пыль электрофильтров имеют в своем составе уг-

лерод, структура которого более аморфна. Так же, в данных отходах содержит-

ся 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 допол-

нительных 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.


28

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 экс-

перимент подтвердил принципиальную возможность использования отходов

производства алюминия на предприятиях черной металлургии в качестве вос-

становителя железа.

Рис. 1. Зависимость прочности бри-

кетов от температуры ТО

Рис. 2. Зависимость прочности бри-

кетов от продолжительности ТО

На данный момент можно выделить 2 основных пути для повышения ка-

чественных 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 га-

зоочистки и пыли электрофильтров рассматривались отходы деревообрабаты-

вающей 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 брике-

тов.

Таблица 1 - Сравнительные свойства брикетов из отходов производства

алюминия и углей, используемых на ТЭЦ-6 г. Братск

Проба

Влага

расчетна

я, Wрасч

,

%

Влага

рабоча

я, Wр,

%

Зольность

на сухую

массу, Ad,

%

Сера на

сухое со-

стояние,

Sd

t, %

Теплота сгора-

ния на сухое

состояние, Qd

s,

ккал/кг

Отх

од

ы

ОА

О «

РУ

СА

Л

Бр

атск

» №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

ТЭ

Ц-6

Бурый

уголь 30,6 8,9 0,32 6510

Каменны

й уголь 24,2 16,5 0,5 6200

29

Во-первых, влажность шихты для изготовления необходимо увеличивать

с 8-12% до 50-65%, так как опилки сильно впитывают влагу, осложняя тем са-

мым процесс перемешивания. Во-вторых, необходимо проводить более мягкую

термообработку брикетов, так как при температуре 120-140°С начинается ин-

тенсивное обугливание наполнителя. В-третьих, добавка наполнителя сущест-

венно снижает конечную величину прочности брикетов (с 6,5-8 МПа до 4-4,5

МПа). Была изготовлена небольшая партия брикетов для проведения всесто-

роннего 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 полу-

чены 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 производст-

ва алюминия также возможно использовать для частичной замены традицион-

ного угольного топлива котельных ТЭЦ.

Проведенные исследования доказали возможность вовлечения хвостов

флотации, шламов газоочистки и пыли электрофильтров в переработку. Резуль-

татом этой переработки является получение готового товарного продукта, при-

годного для использования как в металлургической, так и в энергетической об-

ластях.

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СО-

СТАВ ДОЛГОЛЕТНИХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ОТВАЛОВ.

О. А. Пунишко, С. В. Катышева

Научный Исследовательский Иркутский Государственный Технический Уни-

верситет, кафедра Металлургии цветных металлов, г. Иркутск, ул. Лермонто-

ва,83; e-mail: katyshev_1983@ mail.ru

В процессе длительного хранения долголетние отвалы под воздействием

природных факторов и происходящих в них процессов претерпевают значи-

тельные физико-химические изменения, повышающие их технологичность. На-

пример, под действием переменных температур окружающей среды происходят

физические изменения, влияющие на реологические свойства – твердость, по-

ристость, угол естественного откоса. Химические превращения меняют приро-

ду технологической упорности золота, например, формы потерь золота, проб-

ность и др. Физические превращения характерны в большей степени для квар-

цевых малосульфидных отвалов, химические – только для сульфидных. Наибо-

лее важными для технологии являются изменения происходящие с золотом,

именно с его рациональным составом.

Отвалы исследуемого предприятия были складированы и хранились в те-

чение 50-ти лет, и представляют слежавщийся сульфидный продукт, сформиро-

ванный в виде дамбы высотой 7-10 м значительной протяженности.

30

Минералогическим анализом установлено, что рудные компоненты пред-

ставлены пиритом, пирротином, арсенопиритом, сфалеритом, халькопиритом.

Окисленные минералы представлены кварцем, полевыми шпатами, карбоната-

ми.

В процессе длительного хранения сульфиды постепенно окислялись, соз-

давая высокий солевой фон в жидкой фазе кеков (табл. 1). Высокое содержание

солей придает массе кеков характерный цвет. После отмывки солей кеки вос-

станавливают цвет типично сульфидного продукта

Таблица 1 – Химический состав жидкой фазы кеков

Составляющие рН Fe+2,+3

Cu+2

Zn+2

Pb+2

SО4-2

CNS

-, CN

-

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 превыша-

ют 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 так-

же присутствует в извлекаемых формах. Поскольку золото и серебро в свобод-

ном виде и в сростках могут быть извлечены цианистым процессом, для от-

вальных 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

Формы

благородных

металлов

1983 г. Прежние годы

золото серебро золото

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

31

Таким образом можно сделать следующие выводы:

- образование сильнокислой среды в сульфидсодержащих отвалах суще-

ственно влияет на химический состав, возрастает количество свободного (ги-

пергенного) золота, за счет растворения покрывающих золото пленок;

- цианистые комплексы золота и серебра в многолетних отвалах не отме-

чены;


1. Технология извлечения золота, серебра и цветных металлов из отваль-

ных 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 золотоизвлека-

тельных фабрик как техногенного сырья и вопросы их переработки/ О.А. Пу-

нишко, 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: [email protected]

Алюминий в течение десятилетий является одним из наиболее ши-

роко используемых материалов. Область применения его обширна. Однако

при всех достоинствах алюминий является мягким материалом и легко ис-

тирается. Перед алюминием откроются новые рынки сбыта в случае при-

дания 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 проницае-

мости может быть использован для изготовления стабильных конденсаторов

[1]. Анодированный титан также может найти применение для антикоррозион-

ной защиты изделий из титана и титановых сплавов, применяемых в судострое-

нии, 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 окру-

жающую среду [1–4].

Исследован широкий спектр электролитов, предназначенных для ок-

сидирования титана и алюминия.

Свойства оксидных пленок на титане в значительной степени зависят от

природы электролита, в котором они образованы. Наиболее качественные ок-

сидные пленки получаются при оксидировании титана в расплавленных солях,


32

в частности в нитратах щелочных металлов [1]. Для исследований использова-

лись индивидуальные нитратные расплавы и их смеси. Были выбраны: NaNO3–

KNO3 (эвт.), LiNO3–NaNO3–KNO3 (эвт.), KNO3. В качестве добавок в расплавы ис-

пользовались 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 плѐнок.

Для снижения эксплуатационных расходов, связанных с высокотемпера-

турным проведением процесса анодирования, выполнены исследования по

электрохимическому окислению титана в водных растворах кислородсодер-

жащих кислот и щелочей в гальвано- и потенциостатических условиях в интер-

вале температур 293–323 К. Рассмотрен процесс анодирования титана в вод-

ных электролитах с целью получения оксидных покрытий, обладающих высо-

кой 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.

Определѐн фазовый состав плѐнок 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 зави-

сит 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. Проведѐнные исследования

показали, что при оксидировании титана в 2 н растворе серной кислоты обра-

зуется оксид TiO2 (анатаз) и ряд низших оксидов Ti4O7, Ti2O3 и TiO.

Получены анодные плѐнки на титане, которые могут быть использо-

ваны для антикоррозионной защиты и декоративной отделки изделий из

титана. Определѐн состав электролита и условия анодирования, позволяю-

щие получать на титане оксидные слои, обладающие высокими и стабиль-

ными диэлектрическими характеристиками. Определены оптимальные усло-

вия оксидирования, обеспечивающие получение оксида TiO2 c высокими

электрохромными параметрами.

Изучен процесс формирования оксидных плѐнок 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

33

антикоррозионных покрытий, которые могут найти применение в различ-

ных областях техники.


1. Анфилогова Л.А., Белоусова О.В., Кузьмина М.Ю., Богидаев С.А.

Эффективные технологии при переработке редкометалльного сырья и материа-

лов // Известия ВУЗов. Цветная Металлургия. 2005. № 2. С. 17–21.

2. Кузьмина М.Ю., Кузьмин М.П. Явление электрохромного эффекта в

тонких плѐнках оксида титана // Вестник ИрГТУ. 2011. № 2 (49). С. 136–142.

3. Кузьмина М.Ю., Кузьмин М.П. Электрохромные свойства оксидов ти-

тана // 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 метал-

лургии цветных металлов,кафедра химической технологии

664074, г. Иркутск, ул.Лермонтова, 83, ауд. №125, [email protected]

Впервые в практике нефтеперерабатывающей промышленности России в

промышленных масштабах получен новый нефтяной кокс специального назначе-

ния – высокореакционный нефтяной кокс (ВНК) для использования в цветной ме-

таллургии при производстве кристаллического кремния.[1]

Классически нефтяной кокс в нашей стране получают двумя способами: за-

медленным коксованием в не обогреваемых реакторах и на кубовыхустановках в

горизонтальных обогреваемых реакторах. На сегодняшний деньнефтеперерабаты-

вающая промышленность эксплуатировала более 20установок замедленного кок-

сования и 7 кубовых установок, причем доляпервых в общем, объѐме производст-

ва кокса составила около 85%.Каждый потребитель предъявляет специфические

требования к качествукокса, что неизбежно ведѐт к дифференцированию произ-

водства. Так,малозольный кокс замедленного коксования в основном использует-

ся вкачестве сырья для изготовления анодной массы и обожжѐнных анодов впро-

изводстве алюминия.

Сырьем для получения ВНК использовали модифицированную тяжелую

смолу пиролиза ОАО «Ангарского завода полимеров» с коксовым числом = 28-

30, а также облагороженные крекинг - остатки, гудроны и смесевые гудроны с

различных атмосферно-трубчатых установок Ангарского нефтеперерабатываю-

щего завода.[2]

Этот нефтяной кокс обладает преимуществами над всеми применяющими-

ся до сих пор восстановителями по следующим физико-химическим параметрам:

-низким содержанием золы (≤ 0,08 %) и ее благоприятным химическим со-

ставом;


34

-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; 8-

25 мм;

-слабой склонностью к образованию упорядоченной графитной структуры; -

-достаточной механической прочностью, максимально исключающей содержа-

ние мелких фракции (0-3 мм);

-низкой плотностью, обеспечивающей наилучшие разрыхление колошнико-

вого слоя шихт;

-высокой реакционной способностью по отношению к газообразному оксиду

кремния;

-хорошей термостойкостью, проявляющейся в устойчивости к раздавлива-

нию 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 исполь-

зовалась модифицированная тяжелая смола пиролиза.

ВНК может быть получен в двух вариантах:

1. путем рассева нефтекоксовой мелочи с получением промышленных пар-

тий 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 хими-

ческой 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 производ-

ства кремния.

Получена более высокая сортность кремния по результатам испытаний,

чем в сравниваемый период.

Реальное улучшение показателей процесса предполагает дальнейшее ис-

пользование ВНК - как эффективного восстановителя при производстве кремния.

Работа проводилась Иркутским государственным техническим универси-

тетом, совместно с ОАО «СибВАМИ», а также с ЗАО «Кремний» г. Шелехов.

Производство ВНК налажено на установке замедленного коксования в необогре-

ваемых камерах 21/10-ЗМ Ангарского нефтеперерабатывающего завода, НК

«Роснефть». Внедрение крупных промышленных партий осуществлено на ЗАО

«Кремний» г. Шелехов

35


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 ферро-

сплавных производств. Журн. Кокс и Химия.2009.№1.С.20-21.

3.Терентьев В.Г., Сысоев А.В., Гринберг И.С. и др. Производство алюми-

ния/ 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 [email protected]

ФГБОУ ВПО

Электролитическое получение алюминия сопровождается значительным

объемом образования различных твердых отходов. Данные отходы представ-

ляют опасность для окружающей среды, потому как содержат водорастворимые

фториды – криолит, фтористый алюминий и соединения с натрием. Они нега-

тивно 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 обо-

рудования и составляют заметную долю материальных затрат.

Снижение количества фторсодержащих твердых отходов, а так же их

утилизация является весьма актуальной проблемой по причинам как экологиче-

ского, так и экономического характера.

В таблице 1 представлены физико-химические характеристики твердых

отходов на ОАО «РУСАЛ Братск».

Таблица 1 - Физико-химическая характеристика твердых отходов алюми-

ниевого производства

Материал

Химический состав, % вес

F Al Na SiO2 Fe2O3 C SO4 Смо

лы

Пыль

электрофильтров 15-27 10-33 5-11 0,2-0,5 1-4 12-45 1-6 4-10

Шлам

газоочистки 13-17 12-28 10-17 0,2-0,5 1-2 13-15 3-7 2-9

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

футеровка 11-14 13-16 10-13 До 10 До 2,5 50-70

0,2-

0,6 –


36

В настоящее время эти отходы складируются на шламовых полях БрАЗа

и составляют более 1 млн тонн. В результате их способности растворяться в во-

де и большой накопившейся массы отходов на шламовых полях, возникает

опасность загрязнения окружающей среды.

Существует множество разнообразных способов и технологий переработ-

ки фторсодержащих отходов.

В основе способа, предложенного нами, является метод выщелачивания

фтора из отходов алюминиевого производства, который в ходе серий экспери-

ментов показал достаточно высокую эффективность. Были проведены исследо-

вания по выщелачиванию фтора из шлама газоочистки, пыли электрофильтров

и хвостов флотации в лабораторных и промышленных условиях в твердых об-

разцах и растворах.

Методика эксперимента: выщелачивание проводилось в термостойком

стеклянном стакане 800 мл при постоянном перемешивании с помощью меха-

нической мешалки. В предварительно подогретую щелочь (NaOH) с концен-

трацией 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 рас-

твор 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 выще-

лачивания 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 ко-

торой степень извлечения F составила 60 %.

В дальнейшем нами были проведены опыты по выщелачиванию в произ-

водственных 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

наименование

материала

определяемые элементы

F до

выщелачивания, %

F после

выщелачивания, %

перешло в

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 вред-

37

ные выбросы, улучшить экономическую составляющую производства путем

возврата в производственный процесс более половины ценного компонента.


1. Галевский Г.В. Экология и утилизация отходов в производстве алюми-

ния: 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 производ-

ства: Учебное пособие для вузов/ А. Н. Баранов, Л. В. Гавриленко, Н. И. Ян-

ченко. –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 ус-

ловиях имеет преимущества по сравнению с сорбцией в статических условиях

благодаря технологическим и эксплуатационным показателям. Процесс сорб-

ции в динамических условиях исследовали на углеродном сорбенте АД-05-2.

Опыты проводили в стеклянной колонке с внутренним диаметром 16 мм. Ко-

лонку заполняли сорбентом в количестве 10 г. Исходная концентрация ионов

никеля была 60 мг/л, рН модельных растворов равнялась 10. При исследова-

нии влияния высоты слоя сорбента на емкость было выявлено, что оптималь-

ной высотой слоя сорбента в колонке следует считать 10-12 см. При этом опти-

мальным отношением высоты слоя к диаметру колонки является 6-9. Проводи-

ли 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 динамиче-

ская 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%.

38

0

10

20

30

40

50

60

0 50 100 150 200 250 300 350

Количество пропушенных удельных

объемов

Ко

ли

честв

о с

ор

би

ро

ван

но

го н

икел

я (

II),

мг

4 мл/мин

6 мл/мин

10 мл/мин

15 мл/мин

Рис.1.Зависимости сорбции ионов никеля от скорости протекания раствора

Таблица - Изменение сорбционной емкости и степени извлечения никеля

Номер

цикла

Продолжи-

тельность, ч

Кол-во

пропу-

щен-ных

обьемов

Сорбционная

емкость

A, мг/г

Степень

сорбции

е, %

Время защит-

ного дейст-

вия, ч/кг сор-

бента

1

10 250

4,95 100 165

2 4,73 95,5 157

3 4,51 91,1 150

Анализ таблицы показывает, что эффективность работы сорбента АД-05-

2 за 3 цикла сорбции-десорбции снижается. При одиноковой продолжительно-

сти и количестве пропушенных обьемов емкость уменьшилась в среднем на 2,2

мг/г и степень извлечения – на 4,4%. Причина уменьшения сорбирующей спо-

собности может объясняется истиранием частиц сорбента вследствие их недос-

таточной 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 пре-

дельной сорбционной емкости. Это объясняется тем, что время контактирова-

ния сорбент-сорбат в динамических условиях значительно меньше.

На основании полученных результатов разработана комбинированная

технология извлечения никеля в динамическом режиме из сточных вод никеле-

вого 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 углерод-

ные сорбенты, которые селективно сорбируют ионы никеля. Предложенная

схема предусматривает извлечения ценного компонента для получения высоко-

коцентрированных растворов никеля, возвращаемых в производство, с целью

выделения чистого никеля. Схема также предусматривает возможность макси-

мального возврата воды в оборот, что позволит снизить затраты комбината на

забор свежей воды.

39

ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ОБРАЗЦОВ

СТАЛИ ХЛЕБОПЕКАРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

С.И. Сапрыгина, Е.А. Гусева

ИрГТУ, каф. МТМ, , e-mail: [email protected]

ИрГТУ, каф. МТМ, , e-mail: [email protected]

ЗАО «Иркутский хлебозавод» сегодня – крупнейший производитель хле-

бобулочных и кондитерских изделий в Иркутской области. Качество продукции

признано покупателями России и за рубежом и отмечено наградами отечест-

венных и международных ярмарок. В последние годы наблюдается устойчивый

рост производства.

Продукция производится на современном импортном оборудовании с ис-

пользованием новейших технологий. Прежде чем привычный для нас батон по-

падет на стол, пройдет немало операций: сначала из просеянной муки и других

рецептурных ингредиентов замешивается тесто на тестомесе, затем на тестоде-

лителе его разделят на тестовые заготовки, далее – прокатают через раскатные

машины и придадут нужную форму. Заключительным этапом является выпеч-

ка, 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 оборудова-

ния, 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 направлюю-

щих 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 направляю-

щих. 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 техно-

логических операций, а также установить форму и размер структурных состав-

ляющих. Приготовление микрошлифа состоит в вырезании образца, шлифовке


40

и полировке до зеркального блеска его поверхности. Вырезанный образец за-

тачивается на абразивном круге с периодическим охлаждением, не допу-

скающим перегрева образца. Затем образец шлифуется, начиная со шлифо-

вальной шкурки с крупным зерном. При переходе к меньшему номеру зерни-

стости необходимо очищать образец от абразива и менять направление шли-

фовки на 90°. После шлифования на самой мелкой шкурке производится поли-

рование. Полирование ведется на вращающихся кругах (200—250 мм), обтяну-

тых 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 уча-

стками поверхности микрошлифа неодинаково. Более интенсивно протрав-

ливаются границы зерен металла, которые, кроме несовершенств строения,

обычно больше обогащены различными примесями, чем само зерно. В резуль-

тате на границах зерен после травления образуются углубления. При травле-

нии железоуглеродистых сплавов выявляются форма, размер и распределение

фаз и структурных составляющих сплава (феррита, цементита, перлита). На

рис.2 показана микроструктура образцов стали на-

правляющих.

Светлые зерна феррита при исследовании под мик-

роскопом имеют четко очерченные границы. Более

темные участки - это перлит (фазовая смесь ферри-

та 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.


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.

41

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ТЕРМОПРЕ-

ОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Гага Е.И , Голубева О.А, Половнева С.И.

Иркутский государственный технический университет кафедра

«автоматизации производственных процессов»

664033 , г.Иркутск ул. Лермонтова 83 [email protected]

В настоящее время введено Росстандартом требование расчета неопре-

деленности при поверке различных средств измерения:

- термометров сопротивления;

- расходомеров;

- термопар.

Неопределѐнность измерений – параметр, связанный с результатом изме-

рений и характеризующий рассеяние значений, которые могли бы быть обосно-

ванно приписаны измеряемой величине.

Различают следующие виды неопределенности:

Рис.1

Виды неопределѐнностей

- это неопределѐнность результата измерений, выраженная как среднее

квадратичное отклонение (СКО).

Модели расчета неопределѐнностей:

- метод оценивания по типу А – оценивание неопределѐнности путѐм ста-

тического анализа результатов многократных измерений;

- метод оцени- вания по типу В – оценивание

неопределѐнности иным, чем статический анализ

результатов измере- ний, способом.

Mx – математическое ожидание.

Стандартная (u) Расширенная (U) Суммарная (Uc)

Типа В

Ub

Типа А

Ua

Неопределённость


42

Суммарная неопределѐнность

- равная положительному квадратному корню суммы членов,

представляющих собой дисперсии или ковариации некоторых величин.

Расширенная неопределѐнность

- неопределѐнность, 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 неопределѐнностей и

модели расчѐта суммарной неопределѐнности при поверки термометра сопро-

тивления.


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 цвет-

ных 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 образу-

ются 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 свароч-

ных электродов, порошковой металлургии, пиротехнике, изготовлении боепри-

пасов, огнеупоров, электронных продуктов, цементе, осаждении паров, плаз-

менных спреях.

43

Металлический кремний имеет важное значение для электронной про-

мышленности, поскольку он является основным материалом, который необхо-

дим в получении поликристаллического кремния высокой чистоты. Его про-

дукты используются в производстве полупроводников, микросхем для компью-

теров 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 метал-

лы), полученный технический кремний подвергают рафинированию. Этот про-

цесс можно осуществлять несколькими методами, но основной промышленный

способ – это окисление металлов-примесей кислородом, воздухом, кремнеземи-

стыми 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 лик-

вация. 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 использо-

вался металлографический микроскоп серии GX51 (рис. 1).

Это современный мик-

роскоп, позволяющий рабо-

тать в черном и белом полях,

поляризованном свете, вести

наблюдение при увеличении

до 1000 раз с последующим

выводом необходимого уча-

стка на экран персонального

компьютера и сохранением

рисунка для дальнейшего

изучения.

Рис. 1. Металлографический микроскоп серии GX51.

Примеры микроструктуры кремния, зафиксированной с помощью данно-

го микроскопе.

44

Рис. 2. Образец кремния. Включение неметаллических соединений (обра-

зец 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 рентгеноспек-

тральном 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 микро-

структуры образцов горячекатаного листа стали марки 10Г2ФБ. Данная низко-

углеродистая низколегированная сталь широко применяется для изготовления

труб. Сталь марки 10Г2ФБ классов прочности: К60 и К65. Химический состав

исследуемых листов приведѐн в таблице 1.

Таблица 1- Химический состав исследованных листов

Класс

прочности

Массовая доля элементов, %

С Si Mn P S Cr Ni Cu Ti Mo Nb V Cе

К65 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

К60 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

Для стали данной марки в соответствии с техническими условиями к ме-

ханическим свойствам листов предъявляются требования, представленные в

табл. 2.

45

Таблица 2 - Требования технических условий к механическим свойствам

листов

Класс

прочнос

ти

Толщи

на

стенки,

мм

Временное сопро-

тивление разрыву

на поперечных об-

разцах σв , МПа

Предел

текучест

и, σт,

МПа

σт/ σв,

Относительно

е удлинение,

δ5, %

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 исполь-

зованием шлифовальной бумаги различной зернистости, с последующим поли-

рованием 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 на-

ружной поверхности листа (образец 1, рис.1), а также осевой зоны (образец 2,

рис.2). Микроструктура стали представляет собой феррит (светлые зерна) с не-

большим количеством перлита (темные зерна), что характерно для низкоугле-

родистых сталей. Именно такие стали, благодаря хорошей свариваемости, при-

меняются для изготовления сварных труб.

Очевидно различие размера зерна изученных образцов. Те участки, кото-

рые расположены ближе к поверхности листа, имеют гораздо более мелкое зер-

но (образец 1). Это связано с тем, что в процессе деформирования они были бо-

лее проработаны, а охлаждение их от температуры деформирования происхо-

дило с большей скоростью, что и привело к измельчению зерна. По сути, это

нормализованная феррито - перлитная структура, полученная в результате ох-

лаждения 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 скоро-

стью. Кроме того, в структуре выделяются отдельные зерна феррита значитель-

но большего размера. Вероятно, это следует связать с протекающими процес-

46

сами рекристаллизации, которые могут приводить к предпочтительному росту

отдельных зерен.

Работа выполнена при поддержке проекта № 5.1678. 2011 по гос. зада-

нию Министерства образования и науки Российской Федерации.


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, химико-

металлургический факультет, кафедра металлургии цветных металлов, 664074,

г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, [email protected]

Алюминиевые сплавы приготавливают двумя способами: либо из готово-

го сплава, либо смешиванием компонентов в определенном соотношении. Од-

нако, независимо от способа приготовления, сплав подвергают рафинированию

и модифицированию.

В настоящее время существует большое количество способов рафиниро-

вания 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. На-

пример, необходимость дополнительных установок и устройств при вакууми-

ровании и обработке металла ультразвуком, плазмой и т.д. Поэтому большин-

ство 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 большин-

ства флюсов и солей. Также газы и соли, входящие в состав флюсов, экологиче-

ски 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, приме-

няемых в авиационном промышленности для изготовления отливок, являются

АК7ч, АК7пч, АК8л и АМ4,5кд, химический состав которых должен соответст-

вовать ГОСТ 1583-93. Модифицирование проводят для измельчения структуры

отливки, путем уменьшения размера зерен. Для этих целей в качестве модифи-

катора используют фторцирконат калия (K2ZrF6). При рафинировании происхо-


47

дит 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 рафинирова-

ния считают законченной после прекращения выделения из металла пузырьков

газа.

После рафинирования и модифицирования с поверхности металла сни-

мают шлак, сплав выдерживают не менее 5-10 минут, заливается образец, кото-

рый после кристаллизации разламывают, чтобы оценить структуру отливки и

образец для определения химического состава. Если структура излома удовле-

творительная и химический состав соответствует необходимому, то начинают

разливку сплава по формам.

Однако такой способ рафинирования влечет за собой неизбежное загряз-

нение сплавов марганцем, предельный уровень которого согласно ГОСТа со-

ставляет 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 дру-

гих 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 по-

вышенные трудозатраты на исправление данных дефектов, если это возможно,

либо приводит к забраковке отливки из-за наличия в ней неисправимых дефек-

тов.

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 ос-

новного рафинирующего реагента используются дисперсные частицы туго-

плавких оксидов алюминия и кремния, которые вводятся в состав флюса виде

SiO2 и каолинита.

При реализации данной технологии, предварительно спрессованный бри-

кет рафинирующей смеси вводят при помощи колокольчика на дно тигля с рас-

плавом при температуре 720 – 730 °С. При дальнейшей выдержке в течение 3

минут брикет разрушается, и частицы флюса всплывают на поверхность метал-

ла, активно взаимодействуя с расплавом.

Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о высо-

кой рафинирующей способности разработанных комбинированных флюсов за

счет уменьшения содержания неметаллических и газовых включений, что обес-

48

печивает в свою очередь более высокие механические свойства алюминиевых

сплавов.

КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ АНОДИРОВАННОГО ТИТАНА

Кузьмина М.Ю., Кузьмин М.П., Бартаханова Е.О.





Возможности использования оксидированного титана довольно широки.

Благодаря высокому значению диэлектрической проницаемости оксид титана

может быть использован для изготовления стабильных конденсаторов [1]. Ок-

сидные 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 антикор-

розионной защиты и декоративной отделки изделий из титана [1,3].

Однако качество оксидных пленок на титане в значительной степени за-

висят 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 сме-

сях. Были выбраны: NaNO3–KNO3 (эвт.), LiNO3–NaNO3–KNO3 (эвт.), KNO3. В каче-

стве добавок в расплавы использовались неорганические соединения: Na2O2,

NaNO2, KOH, K2CrO4, K2Cr2O7, KF. В работе получены данные о влиянии со-

става электролита и различных параметров процесса (температура, режим,

время, напряжение оксидирования) на качество оксидных плѐнок.

Для сравнения коррозионной устойчивости оксидных плѐнок 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 плѐнок на титане – создание на их основе электрохромных дисплеев.

При применении оксидированного титана в электрохромных индикаторных

устройствах одним из важных свойств оксидной плѐнки является еѐ химическая

стойкость по отношению к рабочему электролиту (2 н H2SO4). Поэтому пред-

ставляло 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 потенциостати-

ческом режиме в расплаве (NaNO3–KNO3)–KF, (Cm(KF) = 0,01моль/кг) при на-


49

пряжении 20 В (время 10 мин и температура 625 или 527 К). Использование до-

бавок фторида калия в расплав при оксидировании вызывает наибольшее воз-

растание агрессивности электролита и, следовательно, увеличение дефектности

образующегося оксида титана. Это позволяет получить максимальный коэффи-

циент контраста титанового электрохромного электрода. С целью сравнения

коррозионной устойчивости оксидных плѐнок на титане, образованных в раз-

личных средах, параллельно в тех же условиях проводились исследования ти-

тановых 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 плѐнки на титане, образованные в нитратных

расплавах с добавкой фторида калия обладают гораздо большей химической

стойкостью по сравнению с плѐнками, полученными в водном электролите.

Объяснить различную коррозийную устойчивость образцов можно на основа-

нии данных рентгеноструктурного анализа. Проведѐнные исследования показа-

ли, 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 плѐнка преимущественно состоит из

TiO2 (рутил), а при 527 К – из смеси двух фаз TiO2 (рутил) и TiO2 (анатаз). От-

сутствие коррозии полученных оксидов TiO2 (рутил) в 2 н серной кислоте по-

зволяет рекомендовать этот раствор в качестве рабочего электролита для элек-

трохромных индикаторов, создаваемых на основе TiO2.

Проведѐнные длительные коррозионные испытания показывали, что по-

лученные оксидные плѐнки характеризуются стабильностью по отношению к

кислым водным растворам. Это делает их перспективными для дальнейшего

использования при разработке электрохромных индикаторных устройств.


1. Юркинский В.П., Фирсова Е.Г., Махалова М.Ю. (Кузьмина М.Ю.), Мо-

рачевский А.Г. Электрохимическое оксидирование тантала и титана в нитрат-

ных расплавах // ЖПХ. 1988. Т. 61. № 1. С. 54–60.

2. Kuzmina M.Ju. Titanium Anodic Oxidation in Molten Salts // Electrochemi-

stry 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 материа-

лов // Известия ВУЗов. Цветная Металлургия. 2005. № 2. С. 17–21.

4. Кузьмина М.Ю., Кузьмин М.П. Явление электрохромного эффекта в

тонких плѐнках 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 ти-

тана // Известия ВУЗов. Прикладная химия и биотехнология. 2011. № 1. С.

115–120.

50

МЕТОДЫ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ПРИРОДНЫХ СОРБЕНТОВ

УПОРНЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД

Аксенов А.В., Охотин В.Н.

Национальный исследовательский


кафедра «Металлургии цветных металлов»

e-mail: [email protected]

В мире все шире в переработку вовлекается сырье с низкими содержа-

ниями ценных компонентов со сложным вещественным составом, что требует

более развитых технологических схем, а также высокоэффективных и экономи-

чески оправданных методов извлечения золота и серебра.

Извлечение благородных металлов из упорных руд и концентратов явля-

ется одной из важных проблем в цветной металлургии. Изучением причин, вы-

зывающих осаждение золота из цианистых растворов углесодержащими ком-

понентами, занимались многие исследователи и ученые, большинство научных

разработок и публикаций последних лет в области обогащения и металлургиче-

ской переработки руд благородных металлов, так или иначе, связаны с пробле-

мами извлечения упорного золота.

Адсорбция растворенного в NaCN золота и серебра природными сорбен-

тами является одной из распространенных форм упорности золото- и серебро-

содержащих руд в цианистом процессе, требующая особого внимания и изуче-

ния. При наличии в исходной руде углистых веществ последние могут сорби-

ровать благородные металлы из цианистых растворов, увеличивая тем самым

потери золота и серебра с хвостами технологического процесса. Наиболее ак-

тивными 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, халько-

пирит и другие рудные компоненты.

Актуальной проблемой для переработки такого типа руд является нейтра-

лизация вредного действия природных сорбентов золота. Основными способа-

ми нейтрализации являются:

- пассивация поверхности сорбентов путем воздействия на них нераство-

римыми в воде минеральными жидкостями (керосином, горючим маслом, кре-

зиловой кислотой и другими реагентами), образующими на частицах поверхно-

стно активных минералов плотные пленки, предупреждающие осаждение золо-

та на этих минералах;

- десорбция золота из хвостов цианистого процесса, например, раствором

сернистого натрия, из которого затем золото может быть извлечено цементаци-

ей;

- флотация углистых золотосодержащих руд для удаления графита, часто

присутствующего в рудах, основана на природной гидрофобности данного ми-

51

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, обла-

дающих значительно более высокой сорбционной способностью по отношению

к золоту, чем присутствующие в ряде природные сорбенты. Растворяясь в циа-

нистом растворе, благородные металлы переходят в жидкую фазу пульпы. По-

сле окончания выщелачивания уголь или смолу отделяют от пульпы и направ-

ляют на дальнейшую переработку с целью извлечения золота, а обеззолочен-

ную пульпу направляют в отвал.

Сорбционному выщелачиванию, как одному из направлений повышения

эффективности гидрометаллургических процессов извлечения благородных ме-

таллов, уделяется особое внимание. Для исследований по снижению содержа-

ния 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 продолжитель-

ности контакта пульпы с сорбентом;

- подбор оптимального вида сорбента (активированные угли или ионооб-

менные смолы).

Процесс сорбции помимо повышения степени извлечения благородных

металлов помогает решить ряд задач гидрометаллургического передела: разде-

ление твердой и жидкой фаз, очистку и концентрирование извлекаемого ком-

понента, сокращение продолжительности выщелачивания и снижение расхода

реагентов.

Из научно-технических проблем, стоящих перед современной золотодо-

бывающей 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.


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 благород-

ных металлов: В 2-х кН.- М.: МИСИС, Издательство дом «Руда и металлы»,

2005.

52

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛЮМИНИЕВОГО

ЗАВОДА ЗА СЧЁТ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

НОВЫХ ВИДОВ ПРОДУКЦИИ

Кузьмин М.П., Кузьмина М.Ю., Бартаханова Е.О.





Значительная часть продаж алюминия в мире оформляется через Лондон-

скую 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 мо-

мент 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 сырьѐ и материалы. В этих условиях некоторые российские произво-

дители алюминия уже работают себе в убыток. Если ситуация будет меняться в

том же направлении, Россия потеряет конкурентные преимущества перед Запа-

дом.

Именно в такие периоды экономической нестабильности наиболее целе-

сообразным 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 учѐта

цены LME. К такой продукции относятся, например, алюминиевая фольга, по-

рошки и пудры.

На Иркутском алюминиевом заводе доля продукции с добавленной стои-

мостью 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 пре-

вышает 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 сле-

дующие: диаметр от 18 до 45 мм, толщина от 3,5 до 7,5 мм. Рондели получают

путѐм вырубки на прессе из полосы соответствующей толщины. Полоса произ-

водится методом непрерывного литья и прокатки алюминия.

Потребителям – предприятиям химической, косметической, медицинской

промышленности нужны готовые рондели для вытяжки баллонов и туб. В тех-

нологической цепочке ИркАЗа не хватает операций мойки, отжига и галтовки

ронделей из-за отсутствия необходимого оборудования, поэтому поставки ко-

нечным потребителям не производятся. Основным потребителем ронделей яв-

ляется компания-трейдер, которая имеет оборудование для их отжига и галтов-

ки.


53

Анализ также показал, что существующее оборудование и инструмент

для производства ронделей существенно изношены. Из-за низкого коэффици-

ента загрузки высоки производственные издержки. Причины невысокой эф-

фективности производства ронделей сведены в таблицу.

Таблица – Недостатки существующего производства ронделей Проблемы Следствия

Недостаточная оснащенность – невоз-

можность поставки готового продукта

(отожжѐнной и отгалтованной рондели)

конечному потребителю из-за отсутствия

необходимого оборудования

– Появление в цепочке поставщик – потреби-

тель третьего лица (трейдера), имеющего

данное оборудование;

– Неполный контроль качества ронделей из-

за поставок конечного продукта трейдером;

– Потеря ряда потребителей из-за отсутствия

гарантии качества

Износ оборудования – Снижение качества ронделей

Высокая частота остановок производства – Высокие издержки производства

Мы предлагаем ввести указанные технологические операции и увеличить

объѐм 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 бир-

жевую цену алюминия и растут: 2500 долл./т в 2009 и 3000 долл./т в 2011, как

растѐт и спрос. Предприятия-потребители развиваются и проявляют заинтере-

сованность в развитии партнѐрства с ИркАЗом.

Проект предусматривает установку и ввод в эксплуатацию дополнитель-

ного оборудования для производства ронделей, а также модернизацию электро-

оборудования и АСУТП существующего прокатного стана, что позволит обес-

печить выпуск 6000 т/год галтованных и отожжѐнных 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 возрастѐт доля продукции с наиболее высокой

добавленной стоимостью и уменьшится его зависимость от неопределѐнности

биржевой цены алюминия.


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.

54

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,

[email protected]

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 металлопродук-

ции со специальными свойствами, все чаще лом или его часть заменяется ме-

таллизованными окатышами или, так называемым, железом прямого восста-

новления.

Работа таких металлургических заводов, переориентированных на совре-

менный вид железосодержащего сырья, построена по схеме: производство ме-

таллизованных окатышей - плавка стали в электропечах с доводкой ее до за-

данного состава вне печи (в установках печь-ковш).

Первым крупным отечественным предприятием бездоменной металлур-

гии с принципиально новой технологией производства металла, основанной на

прямом получении металла из руды, является Оскольский электрометаллурги-

ческий комбинат. Степень восстановления достигает 95 %, степень металлиза-

ции 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 распро-

странение получили шахтные установки типа Midrex, и вращающиеся обжиго-

вые 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 уг-


55

лей – наиболее дешевых и недефицитных материалов с большим содержанием

летучих.

Методом математического моделирования исследованы фазово-

химические равновесия сложной системы Fe-C-O2-H2, проанализированы рав-

новесные состояния оксидов железа с газовой фазой по температуре при усло-

вии постоянства давления. Присутствие в газовой фазе значительного количе-

ства выделившегося водорода из летучих полукоксов и углей в процессе вос-

становления, при соответствующем конструктивном оформлении процесса

снижает необходимую температуру процесса и значительно увеличивает ско-

рость реакций.

Расчеты по фазово-химическим равновесиям, показывают, что комплекс-

ное восстановление является достаточно эффективным как по термодинамиче-

ским, 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 газо-

образного 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 электроэнер-

гию - 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).

56

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.


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 со-

бой важную научно-практическую задачу. В настоящее время в качестве ее ре-

шения предлагается технология получения алюминия путем электролиза легко-

плавкого 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 конструкци-

онных материалов [1, 4-5], а также для повышения энергоэффективности тех-

нологии, разработка конструкций электролизеров с БПЭ становится актуальной

[5]. Такие конструкции содержат больше разных материалов в сравнении с дей-

ствующими 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 выяв-

лены наиболее важные аспекты для дальнейших исследований.

Для этого был сконструирован лабораторный электролизер с БПЭ, нагре-

ваемый в печи сопротивления, произведены оценочные расчеты его материаль-

ного и электрического балансов и проведен электролиз легкоплавкого расплава

[2] при 16А и 800°С. На данной стадии исследования в качестве всех электрод-

ных 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%).

57

Параметры электролиза. Катодная плотность тока – 0.6 и 0.9 А/см2; анод-

ная плотность тока – 0.5-0.6 А/см2; напряжение в ходе электролиза уменьши-

лось 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 значе-

ния катодных выходов по току составили на верхнем и нижнем катоде соответ-

ственно 17 и 26% (такие результаты свойственны электролизерам с малой токо-

вой нагрузкой). Расчетное и измеренное напряжение на электролизере оказа-

лось высоким, а поскольку оно существенно определяет энергозатраты процес-

са, 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 включен-

ными 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.


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. 505-

508.

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.

58

ПРИМЕНЕНИЕ ИЗМЕЛЬЧАЮЩИХ ВАЛКОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

ДЛЯ ПОДГОТОВКИ РУДЫ ПЕРЕД КУЧНЫМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕМ

Карпухин А.И., Аксенов А.В., Яковлев Р.А.


университет кафедра Металлургии цветных металлов, г. Иркутск, ул. Лермон-

това, 83, e-mail: [email protected]

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 крупно-

сти выщелачиваемого материала увеличивается свободная поверхность реак-

ции, и как следствие этого доступность рудного материала для выщелачиваю-

щего агента (цианида, кислоты и т.п.), следовательно, повышается и интенсив-

ность 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 высоко-

го 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 макси-

мальном заполнении пространства между валками, при этом происходит селек-

тивное разрушение материала, повышение трещиноватости продукта дробле-

ния, что в свою очередь повышает проницаемость руды, скорость и извлечение

металлов при выщелачивании. В России установлена одна дробилка такого ти-

па – RP 5-100/90 – для третьей стадии дробления на золотоизвлекательной фаб-

рике месторождения «Западное». Применение данных агрегатов может значи-

тельно упростить схему подготовки рудного штабеля, а также сократить капи-

тальные и эксплуатационные затраты.

На рисунке 1 представлен пример схемы рудоподготовки перед кучным

выщелачиванием с использованием РП.

С целью изучения влияния способа разрушения материала (в роллер-

прессе 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 ру-

ды 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

59

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 золото-

кварцевый умеренно сульфидный тип руды. Материал пробы более чем на 91 %

представлен породообразующими компонентами, главным из которых является

кремнезем (65 %). Проведенными исследованиями по выщелачиванию окомко-

ванной 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, пере-

работка таким способом руд другого литологического и минерального состава

может привести к более высоким показателям.

Описанный способ подготовки руды к кучному выщелачиванию приме-

ним не ко всем типам руд, например, глинистую руду не целесообразно перера-

батывать 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.

60

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, [email protected]

Для извлечения катионов металлов из технологических растворов ки-

слотного выщелачивания руд и концентратов широко используется экстракция

органическими кислотами и их солями. В непрерывных производственных

процессах «экстракция – реэкстракция» основные изменения в системе проис-

ходят в водной фазе исходного технологического и реэкстрагирующего раство-

ров, а органическая фаза в цикле не претерпевает изменений и, фактически, яв-

ляется лишь селективным переносчиком извлекаемого элемента. В современ-

ных процессах компоненты органического экстрагента находятся в одной и той

же фазе, и управление извлечением элементов осуществляется за счет измене-

ния составов водных растворов. Лишь в отдельных случаях при экстракции на-

блюдается образовании третьей фазы (образование малорастворимых органиче-

ских соединений, второй жидкой органической фазы, мицеллярных растворов)

с разделением органических компонентов экстрактов по двум или нескольким

фазам. В экстракционных технологиях образование «третьей фазы» всегда счи-

талось нежелательным и осложняло процесс.

Анализ процессов «трехфазной экстракции» (ТФЭ) показывает, что дан-

ный процесс можно использовать для значительного повышения эффективно-

сти 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 реэкс-

тракции металла. В другом варианте ТФЭ позволяет реализовать катионооб-

менную экстракцию на стадии извлечения металла и бинарную - на стадии ре-

экстракции. Возможности нового процесса продемонстрированы на примере

извлечения и концентрирования никеля с использованием бис(2,4,4-

триметилпентил)дитиофосфинофой (Cyanex 301).

Показано, что в системах «Cyanex 301 – толуол (октан)», «Cyanex 301 –

триоктиламин (R3N) - толуол (октан)», при обработке органической фазы вод-

ными 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. Глу-

бина извлечения китионообменного экстрагента в эту фазу превышает 97%, а

остаточное содержание экстрагента в основной органической фазе составляет

около 10-3

М.


61

Основное количество третичного амина остается в фазе разбавителя.

Мицеллы натриевой соли Cyanex 301 солюбилизированы органическим разба-

вителем. Поэтому при подкислении раствора выделяется не 100% экстрагент, а

ее 60-80% раствор (1,5-2М органическая кислота). Степень солюбилизации не-

сколько возрастает с ростом концентрации мицелл. Оптимальная концентрация

Cyanex 301 в водно-мицеллярных растворах составляет 0,1- 0,2 М.

Выделенные на стадии ТФЭ орга-

нические компоненты используют далее

для извлечения и концентрирования ме-

таллов, на стадиях экстракции и реэкс-

тракции.

Определены коэффициенты меж-

фазного распределения никеля от рН

водного раствора для выделенных из

водно-мицеллярных растворов Cyanex

301, а также растворов, полученных

смешиванием экстрактов со второй орга-

нической фазой (бинарные экстрагенты

на основе солей Cyanex 301 с третичны-

ми аминами) – рис.1. Показано, что ко-

эффициенты распределения никеля при

экстракции (зависимость 1) и реэкстрак-

ции (зависимости 2 и 3) отличаются на

несколько порядков, что позволяет дос-

тигать глубокого извлечения металлов на

стадии экстракции даже из достаточно кислых растворов и получать концен-

трированные 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)

реэкстракция - МАn(о-1) + nR3N(o-2) + nH+

(в-2) → Мn+

(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)+М

n+(в-2)+Na

+(в-4)+H2O (6)

где символы (в-i) и (o-j) или (в-м) - принадлежность компонента к водной, ор-

ганической или водно-мицеллярной фазам.

Таким образом, глубокое извлечение и высокая степень концентрирова-

ния металлов в этом процессе достигаются, по-существу, за счет энергии реак-

ции нейтрализации щелочи кислотой.

Работа выполнена при финансовой поддержке Интеграционного проек-

та фундаментальных исследований СО РАН № 40.

-3

-2

-1

0

1

2

3

0 1 2 3 4 5

рН

lg D

Рис. 1. График зависимости lg D

никеля от рН раствора при экс-

тракции растворами: 1 – НА, 2 -

R3N∙HA (стехиометр.), 3 - R3N∙HA

(50% избыток амина от n (НА))

3 2 1

tg α ~ 2

62

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. [email protected]

При осуществлении различных технологических процессов для начала

необходимо рассчитать некоторые их основные показатели. Одним из таких

показателей является материальный баланс. Что касается процесса руднотер-

мической 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 про-

дукта. 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 еди-

ницу массы 100%-ного готового продукта. Различают теоретический и практи-

ческий материальные балансы.

Теоретический материальный баланс рассчитывают на основе стехиомет-

рических уравнений реакции и известных молекулярных масс реагирующих

компонентов. Практический материальный баланс составляют с учетом состава

сырья и целевого продукта; при этом учитывают необходимые избытки некото-

рых компонентов, а также допустимые потери сырья, промежуточных и конеч-

ных 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 обо-

рудования во всей применяемой их массе не только возрастает объем произво-

димой продукции, но и обеспечивается относительное высвобождение рабо-

тающих 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 со-

временное время одной из главнейших проблем при проведении процесса руд-

нотермической плавки является расчет материального баланса, который обыч-

но 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, по-

зволяющая рассчитать конечный материальный баланс руднотермической

плавки кремния с необходимыми промежуточными данными, а именно: состав

комплексного восстановителя, количество углерода для восстановления окси-

дов, химический состав технического кремния, количество шлака, воздуха, ко-

личество газов, образовавшихся в печи, количество летучих и влаги.

63

Вводными данными являются: состав комплексного восстановителя, хи-

мический состав исходных сырьевых материалов и данные технического анали-

за восстановителей, а также расход угольных электродов. Расчет начинается с

определения количества углерода, необходимого для восстановления кремне-

зема; далее рассчитывается состав шихты на 100 кг кварцита и перераспределе-

ние в нем углерода. По заданному распределению восстановленных примесей

определяется количество кислорода, выделившегося при восстановлении окси-

дов составных частей загружаемой шихты. На основе уже полученных данных

производится расчет химического состава технического кремния и распределе-

ние восстановленных элементов между продуктами плавки. Одной из важней-

ших частей программы является нахождение количества и состава получаемого

шлака, т.к. этот показатель отображает полноту извлечения кремния. Также оп-

ределяются количество воздуха, азота, углерода для восстановления золы и ко-

личество газов, образовавшихся в печи.

В конечном итоге программа выводит материальный баланс, представ-

ленный в виде таблиц прихода и расхода материалов. В приходной части ба-

ланса приводятся количества материалов, введенных в производство, а в рас-

ходной части - количества получаемых материалов и потерь.

Использование указанной программы позволит автоматизировать процесс

расчета материального баланса и существенно сократить время его составле-

ния.


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 ферросили-

ция, имеющего важное значение в производстве сталей. Кристаллы кремния

применяют в солнечных батареях и полупроводниковых устройствах (транзи-

сторах и диодах). Кремний служит также сырьем для производства кремнийор-

га-нических соединений, получаемых в виде масел, смазок и каучуков.

Кремний – темно-серое, блестящее кристалличе-

ское вещество, хрупкое и очень твердое, кристаллизует-

ся в решетке алмаза. Это типичный полупроводник

(проводит электричество лучше, чем изолятор типа кау-

чука, но хуже металлических проводников: меди, алю-

миния).

В промышленности кремний восстанавливается

углеродом из кремнеземсодержащего сырья в руднотермических печах по ре-

акции SiO2 + C = Si + 2CO.

64

Углеродистые материалы, применяемые в качестве УВ при выплавке

кремния, должны обладать высокой реакционной способностью (р.с.), доста-

точной механической прочностью, высоким электросопротивлением, а также

должны содержать минимальное количество золы и быть дешевыми.

Опыт промышлен-

ного производства кри-

сталлического кремния

показывает, что вышепе-

речисленным требовани-

ям в той или иной мере

отвечают древесный

уголь, нефтяной кокс,

некоторые сорта мало-

зольного каменного угля.

Однако нужно от-

метить, что полностью

всем предъявляемым

требованиям к УВ не

удовлетворяет ни один из

названных материалов.

Только использование их

в различных комбинаци-

ях 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 контак-

та 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 кри-

сталлического кремния в промышленном производстве часть древесного угля

заменяют нефтяным коксом. Каменный уголь является одним из наиболее недо-

рогих заменителей древесного угля. Для производства используются молодые

низкозольные газовые угли с повышенным содержанием летучих. Данный УВ

65

обладает достаточной р.с., высоким электросопротивлением, высокой пористо-

стью. Ограничивающими факторами для его широкого использования при про-

изводстве 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 боль-

ше 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., удель-

ной 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.



CЕЛЕКТИВНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ АНИОНОВ МАРГАНЦА (VII) ИЗ РАС-

ТВОРОВ СОЛЕЙ КАТИОНОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИОНИТАМИ

Воропанова Л.А., Гагиева Ф.А.

Северо-Кавказский горно-металлургический институт

(государственный технологический университет)

г. Владикавказ [email protected]

Известно, что из растворов соединения марганца извлекаются осаждени-

ем труднорастворимых соединений (МnO2, МnРO4 и др.), экстракцией орга-

ническими растворителями, сорбцией на ионообменных смолах и угле [1-3].

В данной работе исследована сорбция ионов Mn (VII) из водных раство-

ров солей катионов цветных металлов Ni (II), Co (II) и Cu (II). В качестве сор-

бентов 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). Объѐм раствора 200 см3, масса сор-

бента 2 г.

Сорбцию оценивали обменной ѐмкостью сорбента (ОЕ), выраженную в

мг иона Mn (VII) на 1 г сорбента. Сорбцию осуществляли при рН = 2,5.

66

На рисунках даны результаты сорбции аниона марганца на сорбентах АУ,

АМП и АМ-2б из водного раствора перманганата марганца и сульфатов цвет-

ных 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 ѐмкость сорбента (СОЕ), мг/г,

рассчитываемая по достижении сорбционного равновесия.

Результаты извлечения ионов марганца из водных растворов катионов

металлов

Раст-

вор

Марка

сор-

бента

Концентрация, г/дм3

Извлечение,

% мас.

СОЕ,

мг Mn/г исходная конечная

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

Извлечение ионов марганца (VII),

% мас: 37,87-44,59 на АУ и 68,17-

78,45 на АМП и АМ-2б. Извлечение

Me (II) 0,15-4,25 % мас.

67

При величине рН больше рН гидролитического осаждения катионов ме-

таллов наблюдается образование осадка гидроксида или гидроксосоли соответ-

ствующего катиона.

Выводы:

Извлечение ионов марганца (VII) сорбцией из растворов, содержащих со-

ли катионов никеля, кобальта или меди, на анионитах АМ-26, АМП и активи-

рованным костным угле осуществляется при величине рН растворов, меньшей

величины рН гидролитического осаждения катионов цветных металлов.


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 [1-

2], поскольку алюминиево-кремниевые сплавы – силумины – широко исполь-

зуются в технике как сплавы с высокими литейными свойствами. Эта диа-

грамма относится к простому эвтектическому типу с небольшой растворимо-

стью компонентов друг в друге в твердом состоянии. Представленная на рис. 1

диаграмма состояния является обобщением результатов ряда работ. На встав-

ках (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 ретро-

градный 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 пе-

ритектоидных 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.

68

Рис. 1. Диаграмма состояния системы Al – Si.

Таблица 1 - Растворимость кремния в алюминии при различных темпера-

турах

Температура, оС

Растворимость, % ат.

Метод микротвердости Метод рентгеноструктурного

анализа

550

500

450

400

350

1,37

0,77

0,43

0,29

0,14

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 предель-

ную растворимость компонентов друг в друге при этих температурах.

В данном случае используется существующая зависимость свойств спла-

ва 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 спла-

вов, структура которых представляет собой фазовые смеси, отражаются пря-

мыми 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 дру-

гих сплавов обладает сплав эвтектического состава. Поэтому в недостаточно

69

отожженных эвтектических сплавах обычно наблюдается перелом кривой или

даже ясно выраженный пик. Путем длительного отжига можно заметно укруп-

нить зерна эвтектики и одновременно уменьшить величину излома или пика на

кривых свойств.

Форма выделений кремния оказывает влияние и на величину электропро-

водности алюминиево-кремниевых сплавов [4].

Работа выполнена при поддержке проекта № 5.1678. 2011 по гос. зада-

нию Министерства образования и науки Российской Федерации.


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 полупро-

водников. 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.


университет

Кафедра общеобразовательных дисциплин ЗВФ

Г.Иркутск, ул. Лермонтова, 83. [email protected]

Проблема загрязнения водных объектов сточными промышленными сто-

ками является актуальной с точки зрения экологической безопасности. Соеди-

нения 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 антиферромаг-

нитное. В соединениях обычно проявляет степени окисления +2, +3, +6, среди

них наиболее устойчив хром (III). Также известны отдельные соединения, в ко-

торых хром имеет степени окисления +1, +4, +5.

Хром является одним из биогенных элементов, постоянно входящих в со-

став тканей растений и животных. У животных хром участвует в обмене липи-

дов, белков (входит в состав ферментатрипсина), углеводов. Снижение содер-

жания хрома в пище и крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличе-

нию холестерина в крови. Однако в чистом виде хром довольно токсичен, он

оказывает негативное влияние на здоровье человека. Металлическая пыль хро-

ма раздражает ткани лѐгких. Повышенное содержание соединений хрома(III)

вызывает раздражения кожи, дерматиты. Соединения хрома(VI) приводят к


http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%B7%D0%BC

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D1%82%D0%B8%D1%84%D0%B5%D1%80%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B8

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D1%82%D0%B8%D1%84%D0%B5%D1%80%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B8

http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82&action=edit&redlink=1

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B8%D0%BF%D0%B8%D0%B4%D1%8B

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B8%D0%BF%D0%B8%D0%B4%D1%8B

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B5%D0%BB%D0%BA%D0%B8

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%8B

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%BD

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%8B%D0%BB%D1%8C

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D1%91%D0%B3%D0%BA%D0%B8%D0%B5

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%82

70

различным респираторным заболеваниям. Наиболее токсичными являются со-

единения хрома(VI). В загрязненных сточных водах концентрация хрома, как

правило, превышает предельно допустимую. Вследствие чего возникает необ-

ходимость производить очистку сточных вод от соединений хрома. К соедине-

ниям хрома(VI) относятся хромовый ангидрид CrO3, хромовые кислоты и их

соли, среди которых наиболее важны хроматы и дихроматы— сильные окисли-

тели.

В настоящее время существуют различные способы определения содер-

жания хрома. Одним из наиболее распространенных является фотометриче-

ский, благодаря своей простоте и широкому интервалу определяемых концен-

траций. В нашей работе была исследована возможность сорбционной очистки

сточных вод, а также последующее фотометрическое определение содержания

хрома.

Для определения содержания хрома использовали методику фотометри-

ческого определения на основе реакции хрома(VI) с дифенилкарбазидом. На-

ми было установлено, что наибольшее значение оптической плотности наблю-

дается при 540 нм. Градуированный график для определения точной концен-

трации 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 АД-

05-2. Исходный раствор содержал 100 мкг/мл хрома(VI). Сорбцию хрома(VI)

осуществляли из 100 мл исходных водных растворов соли K2CrO4. Масса на-

вески сорбента 1 г. Выявлено, что на сорбцию хрома влияет кислотность среды

(рис.1). Опыты по определению оптимального значения рН проводили в стати-

ческих условиях. Установлено, что для максимальной адсорбции хрома(VI) оп-

тимальное значение рН 3-4. Сорбционное равновесие при извлечении хро-

ма(VI) достигается через 4 часа сорбции (извлечение 98,3 %). В течение первых

15 минут сорбируется около 50% ионов хрома(VI). Максимальная сорбцион-

ная емкость при pH=4 составляет 9,5 мг/г.


1. Малютина Т.М., Конькова О.В. Технический анализ в металлургии

цветных и редких металлов. –М.: Металлургия, 1977. – С.60.

http://slovari.yandex.ru/~%D0%BA%D0%BD%D0%B8%D0%B3%D0%B8/%D0%91%D0%A1%D0%AD/%D0%A5%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5%20%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D1%8B/

http://slovari.yandex.ru/~%D0%BA%D0%BD%D0%B8%D0%B3%D0%B8/%D0%91%D0%A1%D0%AD/%D0%A5%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D1%82%D0%B0%20%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%B6%D0%B0%D1%8E%D1%89%D0%B0%D1%8F%D1%81%D1%8F/

http://slovari.yandex.ru/~%D0%BA%D0%BD%D0%B8%D0%B3%D0%B8/%D0%91%D0%A1%D0%AD/%D0%94%D0%B8%D1%85%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%82%D1%8B/

71

ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА БИНАРНЫХ РАСПЛАВОВ ТРИХЛОРИ-

ДА ГАДОЛИНИЯ С ХЛОРИДАМИ НАТРИЯ И КАЛИЯ

Заботин И.Ф., Трифонов К.И., Трифонов И.И

ФГБОУ ВПО ―КГТА им. В.А.Дегтярева‖, кафедра безопасности жизнедеятель-

ности, экологии и химии, 601910, Владимирская область, г. Ковров, ул. Мая-

ковского 18, [email protected]

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 инфор-

мации о свойствах применяемых расплавленных сред, к числу которых, в пер-

вую очередь, относятся плавкость, плотность, мольный объем, вязкость и элек-

тропроводность. Одновременно с этим концентрационные зависимости физико-

химических свойств и их анализ в бинарных и более сложных системах позво-

ляют углубить представления о строении и природе ионных расплавов.

В данной работе приводятся результаты определения удельной электро-

проводности 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 электропроводно-

сти и данным по плотности рассчитаны значения молярной электропроводно-

сти. Анализ концентрационных зависимостей молярной электропроводности

указывает на их значительное отклонение от аддитивных значение в отрица-

тельную сторону.

Наблюдаемый ход линий концентрационной зависимости молярной

электропроводности свидетельствует о сложном взаимодействии компонентов

бинарных расплавов, катионы которых значительно различаются поляризаци-

онными и комплексообразующими свойствами.

При введении в расплав хлорида щелочного металла трихлорида гадоли-

ния, катион которого обладает значительной поляризующей способностью, на-

чинают одновременно протекать как процесс деструкции автокомплексных ио-

нов хлорида щелочного металла, так и образование сложных комплексных ио-

нов, инициируемых катионами гадолиния. Причем процесс комплексообразо-

вания влияет на изменение величины молярной электропроводности в более

сильной степени в сравнении с диссоциацией автокомплексных ионов, что на-

ходит 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 ио-

нами-комплексообразователями, при этом прочность связи внешнесферных ка-

тионов щелочного металла с комплексным анионом уменьшается, что и сопро-


72

вождается уменьшение отрицательных отклонений от аддитивных значений

молярной электропроводности.

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ

ПЕРЕРАБОТКИ КАТОДНЫХ ОСАДКОВ ЗОЛОТА

Жмурова В.В.


университет, кафедра металлургии цветных металлов. г. Улан-Удэ ул. Балды-

нова 3-2, [email protected]

В настоящее время золотодобывающей промышленностью все большее

вовлекаются в переработку сложные полиметаллические руды, характеризую-

щиеся низким содержанием благородных металлов, и значительным количест-

вом примесей, которые в результате существующих технологий, также перехо-

дят в катодных осадок, значительно снижая его качество. Одним из Конечных

продукций многих золотоизвлекающих фабрик являются катодные осадки, ко-

торые 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

Наименование

Содержание компонентов, массовая доля, %

Au Ag Сумма Fe,

Cu, Zn

Сумма CaO, SiO2,

Al2O3 Углерод

ТУ 117-2-3-78 Сумма

не менее 70

Не более 10 Не более 15 Не более

5

С целью повышения качества катодных осадков представлена техноло-

гия обработки катодных осадков соляной кислотой с целью перевода основных

примесей, таких как медь, свинец, цинк, железо в раствор. Параметры проведе-

ния: концентрация HCL – 371 г/дм3, время выщелаивания 2 часа, Ж:Т = 3:1. Со-

став исходных катодных осадков представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Состав исходного катодного осадка

Au г/т Ag г/т Cu г/т Zn г/т Pb г/т Fe г/т

Прочие

примеси

%

150200 186300 389800 11200 95100 9000 15,84

Состав катодного осадка после обработки катодного осадка соляной ки-

слотой представлен в таблице 3.

Таблица 3 - Состав катодного осадка после обработки соляной кислотой

Au г/т Ag г/т Cu г/т Zn г/т Pb г/т Fe г/т Прочие

примеси %

249565 293507 183934 3157 4320 3157 15,52


73

Извлечение примесей в раствор представлено в таблице 4.

Таблица 4 - Извлечение примесей в раствор


меди, %


серебра, %


цинка, %


свинца, %


железа, %

71,6 5,09 83,04 97,27 48,89

Полученные соляно – кислые растворы после выщелачивания содержат,

значительное количество меди, которая может быть извлечена достаточно про-

стым 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 производст-

во работ. Также дополнительная прибыль может быть получена при реализа-

ции цементационной меди.

Одним из недостатков данного метода является потери серебра с раство-

рами около 5%.

УСТРАНЕНИЕ УСАДОЧНЫХ ДЕФЕКТОВ ПРИ ЛИТЬЕ

МАЛОГАБАРИТНЫХ ЧУШЕК АЛЮМИНИЯ

Кузьмин М.П., Кузьмина М.Ю., Кучина В.В..





Обострившаяся в последнее время конкуренция производителей алюми-

ния вызывает необходимость улучшать те показатели качества и на той на про-

дукции, которой традиционно уделялось меньшее внимание – на малогабарит-

ных алюминиевых чушках. Была поставлена цель уменьшить размеры усадоч-

ных раковин, а также сопутствующих им усадочных трещин. Наличие данных

дефектов не только ухудшает внешний вид, что само по себе важно для потре-

бителя, но и влияет на безопасность переработки продукции: в случае попада-

нии 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 вы-

полнена 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, кон-

фигурация алюминиевых чушек весом 22,7 кг и их большой вес приводят к то-


74

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 температу-

ры за один цикл литья небольшое - 20 °С благодаря интенсивному водяному

охлаждению. Использование газовой горелки для обогрева изложниц поднима-

ет их температуру на 10–20 °С.

Локализация раковин на чушках в основном повторяется. Наиболее час-

тый вариант – расположение раковины под носком литейного колеса с неболь-

шим смещением в сторону истечения металла. Также встречается с частотой

около 8 % распределѐнная по массивной части чушки ―длинная‖ раковина.

Встречается и обратное расположение: наиболее глубокая часть раковины рас-

положена на стороне, противоположной от заливки. Объѐм чушки под носоч-

ком колеса заполняется в последнюю очередь – металл затекает на место но-

сочка, очевидно, это наиболее горячая порция металла. Кроме того, хоть и не-

много, но, литейное колесо успевает экранировать некоторое количество излу-

чения 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 излож-

ницах. В отдельных случаях это результат набела – потѐков краски при окра-

шивании литейного колеса. Чаще всего это особенности самой изложницы (ва-

риации толщины стенки и т.д.) Влияние начальной температуры изложницы на

величину раковины слабое. Температура литья наиболее явно влияет на вели-

чину раковин. При низкой температуре (680 – 685 °С) раковины становятся

значительно меньше, также уменьшается количество трещин. Однако, поддер-

жание такой температуры в реальной технологии сложно и может привести к

замерзанию металла в литейном колесе.

В целом, обычные технологические параметры: скорость литья; темпера-

тура металла при литье; температура изложниц либо не оказывают заметного

влияния на процесс, либо не могут быть сильно изменены в силу производст-

венных 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 счѐт более

объѐмного характера затвердевания. При узком интервале затвердевания (алю-

миний А8 и А85) и интенсивном теплоотводе через изложницу, реализуется по-

следовательный вариант затвердевания с концентрированной усадочной рако-

виной. Учитывая известное теоретическое положение [1], что концентрирован-

ная раковина не образуется при объѐмном характере затвердевания, испытали

модифицирование прутковой лигатурой Al–Ti5–B1 (расход 1,4 кг/т). Модифи-

цирование – наиболее мощный способ увеличения вклада объѐмного затверде-

вания и снижения последовательного. Результат – небольшая гладкая усадочная

раковина без трещин. Однако метод достаточно затратный из-за использования

дорогостоящей лигатуры.

75

Другой известный способ увеличения числа центров кристаллизации –

суспензионное литьѐ (ввод микрохолодильников). В качестве источника мик-

рохолодильников использовали катанку КАС из сплава АВЕ. Катанку вводили

с расходом 3,4 кг/т. На размеры раковин это не повлияло или почти не повлия-

ло (эффект минимальный). При этом отмечено снижение температуры металла

на 2 °С (с 711 до 709 °С).

Было также исследовано влияние на усадку оксидных плѐн, образую-

щихся на литниковой поверхности чушки при литье. Сделан вывод о сильном,

решающем влиянии оксидной плены на литниковой поверхности чушек на ха-

рактер затвердевания металла. Это влияние основано на различии в физических

и механических свойствах оксидной плены и алюминия. Исходя из свойств ок-

сидной плены, в настоящее время изучается механизм еѐ влияния на усадочные

процессы и дефекты. В целом, полученные в работе данные позволяют усовер-

шенствовать существующие технологические процессы, свести до минимума

выпуск дефектной продукции, и, как следствие, получить существенную эко-

номию операционных затрат.


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:[email protected]

Кремний нашел широкое применение в различных областях науки и про-

мышленности, 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. Восста-

новление кремния из кремнеземсодержащего сырья происходит по суммарной

реакции

SiO2 + 2C = Si + 2CO.

Для получения кристаллического кремния используются плавильные пе-

чи. Независимо от назначения печи еѐ конструкция и условия эксплуатации

должны обеспечивать [2]: достижение наибольшего теплового потока к поверх-

ности материала и максимального его усвоения; высокую удельную производи-

тельность при соблюдении технологического режима; высокое качество целе-

вого продукта при минимальных его потерях; минимальные удельные энерге-

тические затраты на реализацию заданного процесса; механизацию операций и

автоматизацию процессов управления работой печи; низкие капитальные затра-

ты на агрегат и вспомогательное оборудование; благоприятные санитарно-

76

гигиенические условия труда обслуживающего персонала и экологическую

безопасность при эксплуатации агрегата; безопасность и надѐжность эксплуа-

тации 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:






- ток высокого напряжения 730-780 А;

- Электрические режимы печей мощностью 16,5 МВА:






- ток высокого напряжения 530-580 А.

Объем выпускаемой продукции зависит от мощности РТП, что представ-

лено на графической зависимости.

Коэффициент мощности cos как электрическая характеристика РТП оп-

ределяет правильность выбора электрического режима работы печи (за счет

77

выбора печного трансформатора). Наши исследования направлены на оптими-

зацию электрического режима РТП с целью повышения извлечения кремния.




1. Катков О.М. Выплавка технического кремния: учеб. пособие. – 2-е изд.

Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 1999. 243 с.

2. Немчинова Н.В., Клѐц В.Э. Кремний: свойства, получение, примене-

ние: 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: [email protected]

Целью работы является анализ и разработка математических моделей

временных рядов паросиловых установок.

Данные собранные в течение длительного времени наблюдений за нор-

мальным ходом процесса производства пара (паровой котел КЕ-10-1,4ОB ),

были подвергнуты статистическому анализу.

В период пассивного эксперимента контролировались следующие техно-

логические 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 ды-

мовых 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 мо-

дели. Стохастические модели описывают процессы при неполной информации

о его механизме. Поэтому такие модели подгоняются эмпирически. Это означа-

ет, что число параметров модели и их значения оцениваются по эксперимен-

тальным 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

78

При построении стохастических моделей временных рядов были исполь-

зованы методы корреляционного и регрессионного анализа.

В таблице 1 приведены разработанные стохастические модели исследуе-

мых временных радов

Таблица 1

Модели временных рядов

Исследуемый временной

ряд Модель временного ряда

Давление пара в

барабане (1-0,87В – 0,13В 2 )Zt=at

Уровень воды в

барабане Zt=at

Давление первичного

воздуха (1-0,73В – 0,28В 2 )Zt=at

Обороты питателя (1-0,406В) Zt=at

Температура пара после

СУ (1-0,99В) Zt=at

Давление питательной

воды (1-0,82В-0,172В 2 ) Zt=at

Расход пара (1+0,64В)Zt=(1+0,605В)at

Давление пара СУ (1-0,34В)Zt=(1- 0,94В)at

Температура дымовых

газов после ВП (1+0,17В + 0,19В 2 )Zt=at

Температура

питательной воды (1+0,082 В) Zt=at

Модели могут быть использованы для краткосрочного прогноза и разра-

ботки динамических стохастических моделей паросиловых установок.


1. Хапусов В.Г. Моделирование систем: учеб. пособие. Иркутск: Изда-

тельство 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 [email protected]

Значительная часть отечественных предприятий НПЗ отличается относи-

тельно невысоким и разнородным уровнем автоматизации. Зачастую, даже

внутри одного предприятия не всегда обоснованно внедрялись различные сред-

79

ства автоматизации, которые невозможно интегрировать в единую систему. В

течение последнего десятилетия на НПЗ реализованы проекты по автоматиза-

ции с использованием зарубежных средств, обеспечивающих более высокий

уровень автоматизации и управления. Однако на большей части объектов сис-

темы управления разрабатывались специалистами самих предприятий совмест-

но с НИИ и проектными организациями, а затем реализовывались на основе

индивидуальных проектов, что приводило к высоким эксплуатационным за-

тратами.

На сегодняшний день практически все НПЗ входят в состав вертикально-

интегрированных нефтяных компаний, задачей которых является обеспечение

эффективного функционирования заводов. Разнообразие эксплуатируемых сис-

тем автоматизации затрудняет оперативное централизованное получение объ-

ективной 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 обессо-

ленной, обезвоженной нефти и нефтепродуктов, получаемых из нефти, с полу-

чением полуфабрикатов, сырья для других процессов.

В состав комбинированной установки ГК-3 входят следующие блоки:

атмосферная трубчатка первичной переработки нефти (АТ); вторичная пере-

гонка бензина (ВПб); вакуумная перегонка мазута (ВПм); каталитический кре-

кинг вакуумных дистиллятов, фракционирование газов и стабилизации бензина

(КК); защелачивание нефтепродуктов и котел-утилизатор - это довольно слож-

ные для управления объекты. В этой связи автоматизация ГК-3 нефтеперераба-

тывающего 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 продук-

ции.


1. Материалы преддипломной практики.

ИССЛЕДОВАНИЕ КАНАЛОВ СВЯЗИ УЧЕБНОГО СТЕНДА

«СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ»

Ершов П.Р., Ануров А.А., Дойников В.В.


Кафедра «Автоматизация производственных процессов»

[email protected]

Основная задача лабораторного практикума по курсу «Автоматизации

технологических процессов» - подготовка студентов к практической деятельно-

сти - может быть успешно решена только в том случае, если условия работы на

лабораторных стендах будут максимально приближены к реальным промыш-


80

ленным условиям. Специализированная лаборатория кафедры АПП, оснащен-ная действующими системами, помогает студентам практически изучить структуру различных систем автоматического регулирования, каналов пе-редачи 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 регули-

рованию давления и передачи данных по различным каналам связи, дает воз-

можность 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 структур-

ных 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 исполь-

зовалась SCADA Adastra TraceMode 6.06.

Измерения проводились в нормальных условиях, без нанесения возмуще-

ний в виде частотных глушителей.

Из графиков видно, что модемная связь по каналу GSM/GPRS подверга-

ется большим задержкам. Качество связи удовлетворительное. На его работу

могут влиять:

- радио помехи;

- наличие железобетонных конструкций;

- качество передающих станций сотового оператора.

81

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 оказы-

вают сильного воздействия на канал измерения. На качество связи могут вли-

ять:

- 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.


1. Т.Я.Лазарева. Интегрированные системы проектирования и управле-

ния. Структура и состав./ISBN 5-94275-261-3/Учебное пособие. М.: «Машино-

строение-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.


82

Кафедра «Автоматизация производственных процессов»

[email protected]

Тематика лабораторных работ по курсу «Автоматизация технологических

процессов» должны определяться требованиями, предъявляемыми современной

промышленностью к инженерам по автоматизации производственных процес-

сов.

В лабораторной практике в качестве объектов регулирования использу-

ются относительно несложные, но достаточно типичные физические системы:

каскады емкостей в различных вариантах, в которых регулируется уровень; те-

пловые объекты с различным характером регулирующего воздействия; после-

довательно включенные емкости, в которых регулируется давление.

В 2010 году на кафедре «Автоматизация производственных процессов»

был сконструирован и изготовлен учебный стенд «Система регулирования дав-

ления».

Однако, при эксплуатации стенда были выявлены существенные недора-

ботки. Анализ результатов работы стенда показал, что характеристики регули-

рующего органа имеют очень большой коэффициент усиления в узком диапа-

зоне хода регулирующего органа. Это говорит о том, что необходимо умень-

шить 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 кра-

нов. Наблюдения велись за изменением давления при определенном положе-

нии регулирующего органа.


83

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 951000.04

0.0510.0620.0730.0840.0950.1060.1170.1280.1390.15

0.1610.1720.1830.1940.2050.2160.2270.2380.2490.26

P

%

Рис.2. Статическая характеристика модернизированного регулирующего

органа

Полученные результаты показывают, что изменение расходной характе-

ристики регулирующего органа в меньшую сторону приводит к более плавному

изменению его статической характеристики.


1. Проектирование систем автоматизации технологических процессов:

справ.пособие/А.С.Клюев[и др.];под ред. А.С.Клюева.—3-еизд.стер.-М.: Аль-

янс, 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 ба-

зе универсальных метрологических стендов компании «ЭЛМЕТРО». Схема ка-

либровки ИК давления представлена на рис 1.

Рис. 2. Cхема калибровки ИК давления

ИД- источник давления; ИПД – измерительный преобразователь давле-

ния; КД – калибратор давления; ВиЭР - регистратор видеографический.

Результаты калибровки представлены в табл. 1.

Таблица 1 - Протокол наблюдений

№

п.п.

Показания образцового ка-

либратора давления, кПа

Показания ИПД

Метран 150, кПа

Показания ВиЭР,

кПа

ИД

ИП

Д

КД

Ви

ЭР

84

1 10,07 9,58 9,57

2 9,57 9,08 9,07

3 10,04 9,55 9,54

4 49,99 49,50 49,50

5 50,00 49,51 49,50

6 50,02 49,52 49,52

7 99,99 99,49 99,51

8 100,01 99,51 99,52

9 99,99 99,49 99,51

Погрешность ИК для каждого i-го наблюдения в j-й исследуемой точке оп-

ределяется:

ji = Хji – Хgj, (1)

где Хji – i-е значение параметра из протокола экспериментальных исследова-

ний (измеренное значение в j-й исследуемой точке) в единицах измеряемой ве-

личины;

Хgj – действительное значение параметра в j-й точке, соответствующее зада-

ваемому 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, рассчи-

танные по формуле (1), удовлетворяют неравенству:

l < ji < h

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; Диа-

пазон 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

№ п

.п.

Ад

рес

ИК

Изм

еряем

ый

пар

амет

р

Ди

апаз

он

изм

ерен

ий

Усл

ови

я

кал

иб

ровки

Значение

входного

сигнала в

Значение выходного

сигнала (погреш-

ность измерения) в

единицах измеряемой

величины Зак

лю

чен

ие

о р

езульта

те

кал

иб

ровки

С

пец

иал

ист

по

кал

иб

ровке

Дат

а

85

% д

иап

азон

а

Ед

ин

иц

ах и

змер

яем

ой

вел

ичи

ны

Хg

j

Х

j1 (

j1)

Х j2

(

j2)

Х j3

(

j3)

1

ИД

- И

ПД

-

Ви

ЭР

дав

лен

ие

150 к

Па

норм

альн

ые 6 10 0,77 0,76 0,78

Не

год

ен

2 33 50 0,77 0,77 0,77

3 66 100 0,76 0,77 0,76


1. РД 153-34.0-11.205-98. Измерительные каналы информационно-

измерительных систем. Организация и порядок проведения калибровки.

КАЛИБРОВКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ (ИК) ТЕМПЕРАТУРЫ

С.И. Половнева, О.В. Лазарева, Чан Зань Хыонг, М.С. Хороших.


университет, 664074. г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Цель калибровки ИК – определение и подтверждение действительных

значений МХ и (или) пригодности к применению ИК, не подлежащих государ-

ственному метрологическому контролю и надзору. Калибровка ИК должна

проводиться комплектно (комплектный метод), в противном случае ее проводят

поэлементно. Под элементами ИК ИИС понимаются отдельные средства изме-

рений (СИ) и другие технические средства, используемые в ИК ИИС. При ком-

плектном 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 компа-

нии «ЭЛМЕТРО».

Схема калибровки ИК температуры представлена на рис 1.

Э Те

ИР

Ви

ЭР

86

Рис. 1. Cхема калибровки ИК температуры

Э – эталонный магазин сопротивлений; ТС – термометр сопротивления.

ТЕиР- измеритель-регулятор технологический; ВиЭР - регистратор видеогра-

фический.

Результаты калибровки представлены в табл. 1.

Таблица 1 - Протокол наблюдений

№ п.п. t, оС

R, Ом(ГОСТ

6651-2009)

Показания

ТеиР, оС

Показания

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

ПРОТОКОЛ КАЛИБРОВКИ ИК ТЕМПЕРАТУРЫ КОМПЛЕКТНЫМ МЕТО-

ДОМ

Магазин сопротивлений (Тип Р 33; Диапазон измерения 0-11111 Ом; ос-

новная допускаемая погрешность 0,05%);

Термометр сопротивлений ТС НСХ 100П (Тип Метран 286; Диапазон из-

мерения 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

№ п

.п.

Ад

рес

ИК

Изм

еряем

ый

пар

амет

р

Ди

апаз

он

изм

ерен

ий

Усл

ови

я

кал

иб

ро

вки

Значение

входного

сигнала в

Значение выходно-

го сигнала (по-

грешность измере-

ния) в единицах

измеряемой вели-

чины Зак

лю

чен

ие

о

рез

ульт

ате

кал

иб

ро

вки

С

пец

иал

ист

по

кал

иб

ро

вке

Дат

а

ТС

87

% д

иап

азон

а

Ед

ин

иц

ах и

змер

яем

ой

вел

ич

ин

ы Х

gj

Х

j1 (

j1)

Х j2

(

j2)

Х j3

(

j3)

1

ТС

-ТеИ

Р-

Ви

ЭР

тем

пер

ату

ра

0-2

00

ºС

нор

мал

ьны

е 0 0 0,194 0,185 0,283

Не

год

ен

2 15 30 0,703 0,754 0,653

3 30 60 1,13 0,96 1,37


1. РД 153-34.0-11.205-98. Измерительные каналы информационно-

измерительных 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: [email protected]

Не все предприятия имеют возможность содержать учебные центры, в то

же время всем нужны квалифицированные специалисты. Предприятия стремят-

ся 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 лабо-

раторных работ.

Учебным заведениям необходима материально-техническая база для за-

крепления знаний по сбору информации и промышленным сетям. Для этих це-


88

лей разрабатываются учебные стенды, охватывающие по своей функциональ-

ности 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, реги-

страции 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 вы-

делить его основные функции:

1) регистрация и отображения по нескольким каналам сигналов силы и

напряжения постоянного тока, сопротивления;

2) преобразования сигналов термопар, термометров сопротивления и дру-

гих 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 выключе-

нии/включении питания в произвольный момент времени во всем диапазоне

питающих напряжений.

Помимо этого регистратор обладает функциями сумматоров, счетчиков,

таймеров, что позволяет производить суммирование (интегрирование), произ-

водить подсчет количества событий, формировать временную последователь-

ность действий.

Благодаря расширенным математическим и логическим возможностям,

могут выполнять функции схожие с возможностями промышленных контрол-

леров.

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 TFT-

матрице с широким углом обзора. Каналы произвольно группируются по 4

страницам. Возможно оперативное переключение страниц. Визуализация дан-

ных 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 возмож-

ность сохранения архива на ПК. Просмотр архива осуществляется программой

«RView».

89

Регистраторы предназначены для применения практически во всех отрас-

лях промышленности, в том числе для ответственных и опасных производств:

- Металлургия – многоканальные исполнения (контроль большого коли-

чества 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, усвоенны-

ми на практических занятиях, выполняемых на подобных стендах, имеет

больше шансов при устройстве на работу, нежели специалист только с теори-

ей.


1. «Стенд учебный для исследования работы полевой автоматики и функ-

циональной аппаратуры СУВФ-001», руководство по эксплуатации, ООО «Эл-

Метро-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:[email protected]

Под параметрическим синтезом понимается синтез алгоритма управления

и расчет параметров настройки идеального регулятора, обеспечивающих задан-

ное 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 осуществ-

ляется на основании требуемых показателей качества и для одноконтурных

систем.

В настоящее время системы автоматического регулирования чаще всего

строятся на базе цифровых управляющих устройств. Существенной особенно-

стью таких систем является дискретный характер сигналов, т.е. квантованный

90

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 непрерыв-

ных 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 объ-

ектами с различными отношениями времени запаздывания к к постоянной вре-

мени объекта обT и периода дискретизации по времени ко времени изодрома

ц uT T .

В качестве примера выбираем объект, динамика которого описывается

передаточной функцией:

1 10

( )2342 153 10

pW p

p pe

При аппроксимации объекта апериодическим звеном и звеном транс-

портного запаздывания получили: 12.5 , a 14.3T с. На основании этих

данных определены параметры настройки непрерывного ПИ-регулятора [1], за-

тем на модели провели исследование поведение системы с цифровым регулято-

ром.

0.6 об p об uk k T T

Откуда 6.864 12.5p uk T

Исследование систем автоматического регулирования проводим в среде

Matlab+Simulink.

Электрический исполнительный механизм в непрерывной системе ис-

пользуется для формирования закона регулирования, а в цифровой он является

самостоятельным элементом. Поэтому исследования для сравнимости резуль-

татов проводятся с пневматическим ИМ, который может быть аппроксимиро-

ван усилительным звеном.

Метод расчета pk p uk T uT

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

91

Анализ графиков показывает, что независимо от метода расчета настро-

ечных параметров регулятора имеется область изменения периода дискретиза-

ции, в которой поведение системы с цифровым регулятором мало отличается от

поведения непрерывной системы. Так, в рассматриваемом случае величина пе-

риода дискретизации в пределах [0,1… 2] не оказывает существенного влияния

на характер и количественные оценки переходных процессов в цифровых сис-

темах при применении методик расчетов непрерывных систем.


1. Копелович А.П. Инженерные методы расчета при выборе автоматиче-

ских регуляторов. – М.: Металлургиздат, 1960.

2. Штейнберг Ш.Е., Хвилевицкий Л.О., Ястребенецкий М.А. Промыш-

ленные 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.


Кафедра «Автоматизации производственных процессов»


По принципу построения модели делят на детерминированные и стохас-

тические. Стохастическая модель - такая математическая модель, в которой па-

92

раметры, условия функционирования и характеристики состояния моделируе-

мого объекта представлены случайными величинами и связаны стохастически-

ми (т. е. случайными, нерегулярными) зависимостями, либо исходная инфор-

мация 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 пре-

образующий аt в Zt.

Когда последовательность ψ1, ψ2… сходится, фильтр устойчивый, а вре-

менной ряд Zt стационарен.

2) Модель скользящего среднего. В данном случае Žt линейно зависит от ко-

нечного числа q, предыдущих импульсов аt, т.е.

Žt =at – θ1at-1 – θ2at-2 - … - θqat-q

3) Модель авторегрессии. В авторегрессионной модели порядка p любое те-

кущее значение процесса yt выражается как конечная линейная совокуп-

ность p предыдущих значений процесса и импульса at (уровни ряда рег-

рессируют 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 B

p ,

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 убы-

вающими коэффициентами.

4) Смешанные модели авторегрессии и скользящего среднего

Žt = υ 1 Žt-1 + υ 2 Žt-2 + ... + υ 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 ав-

токорреляционная функция и частная автокорреляционная функция, с помо-

щью них определен класс модели – авторегрессия первого порядка:

(1- ф B) Zt = at , где ф– параметр авторегрессии

Результаты оценивания:

93

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 кри-

терий t=249,3 с табличным tтаб.=1,96. Поскольку t> tтаб, то параметр значим.

Чтобы выполнить проверку модели на адекватность необходимо стати-

стику Q сравнить с распределением χ2 и если Q<χ

2, 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


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


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.

94

Существует множество разнообразных методов переработки и обогаще-

ния золотой руды и россыпей, это гравитационные методы; флотационные ме-

тоды; химические методы обогащения.

При всѐм разнообразии технологий цианирования золота суть и фунда-

ментальные основы процесса не менялись. При цианировании золото окисляет-

ся кислородом воздуха до Ме(+1) и переходит в раствор в виде комплексных

анионов [Me(CN)2]-. В общем виде химизм процесса описывается двумя после-

довательно 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 ме-

таллов. В этой связи растворение золота в цианистых растворах можно рас-

сматривать как результат действия короткозамкнутого гальванического элемен-

та, одним из электродов которого является частица золота, а другим электро-

проводный 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 самостоя-

тельных процесса:

1) анодный процесс — переход металла в виде ионов в раствор с освобо-

ждением эквивалентного количества электронов;

2) катодный процесс — ассимиляция появившихся избыточных элек-

тронов каким-либо деполяризатором (в нашем случае — кислородом).

Возможность такого разделения обусловлена общей электронной прово-

димостью 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 метал-

лическими конструкциями, форма и состав рудного золота. Поэтому эффектив-

ность ведения процесса цианирования требует новых научных знаний в области

электрохимического растворения золота, требуются современные системы

контроля и управления, обеспечивающие максимальную скорость перехода зо-

лота в раствор.


1. Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В. Металлургия благородных металлов.

95

2. Абрамов А.А. Переработка, обогащение и комплексное использование

твѐрдых 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 [email protected]

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 про-

мышленности появилась тенденция уменьшения доли золота, извлекаемого из

простых в технологическом отношении руд

Поскольку метод цианирования для технологии извлечения золота явля-

ется базовым переделом, то золотые руды или концентраты, которые по тем

или иным причинам трудно поддаются обработке цианированием, относят к ка-

тегории упорных.

В настоящее время распространенным типом золотосодержащих руд яв-

ляются медистые руды. Присутствие минералов меди сильно осложняет про-

цесс цианирования в результате активного взаимодействия медных минералов с

цианидом, за счѐт 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 про-

цесса цианирования становится нерентабельным.

Трудности переработки медистых руд не ограничиваются только высо-

ким расходом цианида. Присутствие в рабочих растворах комплексных циани-

стых анионов меди сопровождается заметным уменьшением скорости раство-

рения золота и снижает показатели извлечения золота на сорбенты в сорбцион-

ном 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 рас-

творения.

В этой связи, когда содержание меди в руде невелико и стоимость извле-

каемой меди не компенсирует дополнительных затрат на ее извлечение, прибе-

гают к извлечению только золота. Один из таких способов, состоит в цианиро-

вании медистых золотосодержащих руд растворами с относительно низкой

концентрацией цианида (0,01-0,02%). Этот способ основан на резком уменьше-

нии 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 золотосодер-

жащей руды следует учитывать экономические показатели, предусматриваю-

щие извлечение золота, так как в определенных случаях попутное извлечение

меди может представлять практический интерес.

96

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.).


1. Барченков В.В., Технология гидрометаллургической переработки золо-

тосодержащих 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


кафедра химии и пищевой технологии им. проф. В.В. Тутуриной,

664074, 83, ул. Лермонтова, Иркутск

е-mail: [email protected]

Потребность талька в бумажной промышленности свидетельствует, что

он действительно является экономически и экологически престижным адсор-

бентом благодаря своим уникальным гидрофильно-гидрофобным свойствам.

Однако недостатком талька как адсорбента считается низкая устойчивость его

адсорбционного слоя на поверхности липких загрязнений, особенно при интен-

сивном механическом воздействии при транспортировке и размоле, провоци-

рующая повторную агломерацию липких загрязнений [1]. Это связано со сла-

бой связью талька с анионными частицами смолы. Поэтому бумажная про-

мышленность нуждается в эффективных методах модифицирования поверх-

ности талька для повышения его адсорбционной способности к смоле. Для ре-

шения этой задачи оказываются пригодными катионными поверхностно-

активными веществами (КПАВ).

Сущность модифицирования состоит в том, что обработка КПАВ обеспе-

чивает поверхность талька положительным зарядом, на которой адсорбируются

частицы смолы с отрицательным зарядом за счет электростатической силы при-

тяжения (рис. 1) [2].


97

Рис. 1. Схема адсорбции канифоли на тальке,

модифицированном катионным ПАВ [2]

В данной работе в качестве КПАВ использовали N-цетилпиридиний хло-

рид. Для количественной оценки поглотительной способности талька в каче-

стве дисперсной системы был выбран золь канифоли, моделирующий ани-

онные 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 абиети-

новую кислоту (рис. 2), 8-20% нейтральных веществ (сескви-, ди- и тритерпе-

ноиды), 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 моди-

фицированном тальке.

0

50

100

150

200

250

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

С, г/л

А, мг/г модифицированный тальк

исходный тальк

Рис. 3. Изотермы адсорбции золи канифоли на исходном и модифициро-

ванном тальке

98

Из рис. 3 видно, что модифицирование поверхности талька КПАВ приво-

дит к существенному увеличению адсорбционной способности исходного таль-

ка. Величина адсорбции канифоли на модифицированном тальке линейно и не-

ограниченно увеличивается, в то время как, адсорбционная способность исход-

ного талька характеризуется предельной величиной, составляющей 65±2 мг/г.

Это значит, что N-цетилпиридиний хлорид является подходящим ПАВ, при-

годным для обработки талька.


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 ис-

ходного и модифицированного талька к канифоли. // Известия вузов. Приклад-

ная 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: [email protected]

2 - РХТУ имени Д.И. Менделеева

Кафедра технологии защиты биосферы

125047 г. Москва, Миусская площадь,9 (1-я Миусская ул., д. 3)


Математическое моделирование теплообменных аппаратов основывается

на известных методах расчетов тепловых процессов. В литературе широко рас-

пространены методы расчета теплообменников, основанные на применении

стандартизованных типоразмеров аппаратов, серийно выпускавшихся отечест-

венной промышленностью. Однако развитие рынка оборудования нефтегазопе-

реработки и химической промышленности приводит к необходимости проекти-

ровать 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 значи-

тельные трудности при проектировании сложных химико-технологических сис-

тем и процессов, когда требуется сравнение более трех различных вариантов

аппаратурного оформления по выбранному критерию оптимальности. В связи с

этим значительную актуальность приобретают усовершенствованные алгорит-

мы проектных и поверочных расчетов оборудования с использованием базы

99

данных (массива значений), например, ряда стандартных диаметров и длин те-

плообменных труб.

1. Ввод заданных параметров. Первым этапом моделирования является

ввод исходных данных: расход охлаждаемого теплоносителя 1G , начальная 1нt

и конечная 1кt температуры охлаждаемого теплоносителя, начальная 2нt и ко-

нечная 2кt температуры охлаждающего теплоносителя, свойства материала

труб (плотность материала ст , толщина стенок труб ст , коэффициент тепло-

проводности ст , абсолютная шероховатость стенок труб ст ), термические

сопротивления загрязнений стенок труб со стороны охлаждаемого теплоноси-

теля 1r , со стороны охлаждающего теплоносителя 2r .

2. Определение физических свойств теплоносителей. На втором этапе мо-

делирования рассчитываются средние температуры теплоносителей:

1 1 1 2ср н кt t t / ; 2 2 2 2ср н кt t t / .

На основе соответствующих средних температур методом интерполяции

вычисляют физические свойства теплоносителей:

— охлаждаемого теплоносителя: плотность 1 , динамическая вязкость

1 , удельная массовая теплоемкость 1с , коэффициент теплопроводности 1 ,

критерий Прандтля 1 1 1 1Pr c / ;

— охлаждающего теплоносителя: плотность 2 , вязкость 2 , удельная

массовая теплоемкость 2с , коэффициент теплопроводности 2 , критерий

Прандтля 2 2 2 2Pr c / .

3. Конструктивный расчет теплообменника. Цель данного этапа - опреде-

ление 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 сор-

тамента 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 тепло-

носителей может регулироваться числом ходов по трубам, которое также стан-

дартизовано (одно-, двух-, 4-, 6-ходовые теплообменники; предпочтительным

является четное число ходов), и количеством сегментных поперечных перего-

родок в межтрубном пространстве.

Таблица 1 - Исходные данные

n,...,)j(D 13 0,159 0,273 0,325 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

m,...,)i(L 11

1 1 1 1 1 1 1 1

2 2 2 2 2 2 2 2

3 3 3 3 3 3 3 3

4 4 4 4 4 4 4 4

6 6 6 6 6 6 6 6

9 9 9 9 9 9 9 9

100

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 дву-

мерный массив исходных данных, аналогичный таблице 1.

В строках массива содержатся величины внутренних диаметров кожуха

аппарата n,...,)j(D 13 из указанных ранее значений. В первом приближении

принимаем минимальный диаметр кожуха 3D = 0,159 м. В столбцах массива

содержатся величины длин трубчаток m,...,)i(L 11 из рекомендованных ра-

нее значений. Первым приближением также будет минимальная длина трубы

1L = 1 м. Тогда номинальная поверхность теплообмена 1F , рассчитанная по

внутреннему диаметру труб, определяется решением системы уравнений:

1) 2 1 2 стd d — наружный диаметр теплообменных труб;

2) 002021 2 ,d,t — шаг труб по их центрам поперечного сечения;

3) 2 20 8 4 0 866окn , D / , t — ориентировочное число труб в плане

трубной решетки, где 3 2 2окD D d m ;

4) 111 143 Lnd,F — номинальная поверхность теплообмена.

Далее определяют число и конструктивные характеристики попе-

речных перегородок в межтрубном пространстве:

1) 3250 D,b — высота сегментного выреза в перегородке;

2) минимальное расстояние между перегородками 32 DL при 3D < 0,8

м, при 3D > 0,8 м

4151

2,

bL , где

2

2

2

901

1

t

d,

t

d

;

3) 1 2x L / L — число сегментных перегородок;

4) 1 3 2 21S D L d / t — площадь поперечного сечения между двумя

соседними перегородками;

5) 213 SSS — средняя площадь сечения потока в межтрубном про-

странстве, где

14323602

143 11232

,sinD

,S

,

3

1 212D

barccos ;

6) 1

0 253

nС ,

— число рядов труб, омываемых теплоносителем в

межтрубном пространстве;

7) 1 1 13 14 15 7cт стМ , d L n , F (кг) — масса основных теплооб-

менных устройств.

4. Тепловой расчет теплообменника. Данный этап сводится к расчету теп-

ловой нагрузки, среднего температурного напора, коэффициентов теплоотдачи

и теплопередачи, требуемой поверхности теплообмена для заданных парамет-

ров [2]. Режим движения теплоносителя в трубах зависит от числа труб А , при-

101

ходящегося на один ход теплообменника. Задают возможные числа ходов аппа-

рата при текущих значениях 3D , 1L , 1G :

1Z = 1; 2Z = 2; 3Z = 4; 4Z = 6

При этих значениях число труб на один ход соответственно будет:

11

nА

Z , 2

2

nА

Z , 3

3

nА

Z , 4

4

nА

Z

Данную операцию следует выполнить в виде циклического вычисления с

целью проверки и вывода значений А , соответствующих условию iА > 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 по-

вышению эффективности теплопередачи. Для этого рассчитывают критерии

Рейнольдса, характеризующие режим движения теплоносителя в трубах при тех

значениях А, которые удовлетворяют условию iА > 40:

111

111

143

4

Ad,

GRe )( ;

121

121

143

4

Ad,

GRe )( ;

131

131

143

4

Ad,

GRe )( ;

141

141

143

4

Ad,

GRe )( .

В результате поиска максимального элемента (max)Re )i(1 определяются

соответствующие ему величины 1Re , iZ и iA , которые присваиваются опти-

мальным значениям и используются в последующих расчетах - вычислениях

коэффициента теплопередачи K и требуемой поверхности теплопередачи:

2 cpF Q / t K .

Далее осуществляется проверка достаточного запаса поверхности тепло-

обмена. Если выполняется условие 1 2 1F F F / F 0 1, , то расчеты продол-

жают. Невыполнение данного условия свидетельствует о нехватке номиналь-

ной 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 )i(L 11 ) и произвести повтор-

ные вычисления, начиная с этапа конструктивного расчета.

Если достигнуто предельное значение стандартной длины труб, а соблю-

дение необходимого запаса поверхности не выполняется, нужно перейти к сле-

дующему (большему) элементу массива значений диаметра кожуха )j(D 13 .

102

При этом в качестве первого приближения снова используют минимальное зна-

чение длины труб (начальный элемент массива значений )i(L1 ).


1. Гунич С.В. Моделирование и расчет на ЭВМ химико-технологических

процессов: учеб. пособие / С.В. Гунич, Е.В. Янчуковская. — 2 части. — Ир-

кутск: 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. по-

собие / 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.П

1., Воронков М.Г.

2

1Иркутский государственный технический университет, Иркутск, Россия

2Иркутский институт химии Сибирского отделения РАН, Иркутск, Россия


1-Замещѐнные силатраны и герматраны обладают широким спектром

биологической активности[1, 2]. Недавно показано, что 1-герматранол, в отли-

чие от 1-силатранола, реагирует с галогенидами аммония, гладко образуя соот-

ветствующие 1-галогенгерматраны [3].

Нами исследованы реакции гидрата 1-гидрогерматрана и 1-

этоксисилатрана с малоновой (I), янтарной (II) , яблочной (III) и молочной ки-

слотой (IV) в среде ксилола и изоамилового спирта. Взаимодействие гидрата 1-

герматранола с дикарбоновыми кислотами (II-{IV) в мольном соотношении 2:1

приводит к соответствующим дигерматранилзамещѐнным этих органических

кислот:

103

N

H2C

H2C

O

Ge

OCH2

H2C

H2C

CH2

O

O HOH2

+ HO

C

O

C

O

O

H

N

H2C

H2C

O

Ge

OCH2

H2C

H2C

CH2

O

O C

O

CH2CHX

X=H (II), X=OH (III)

CH2CHX

- 4 H2O

N

CH2

H2C

O

Ge

OCH2

CH2

CH2

CH2

O

O

C

O

2

Гидроксильная группа в (III) оказалась менее реакционноспособной. Од-

нако -оксикислота (IV) в реакции с 1-герматранолгидратом гладко образует в

этих же условиях соответствующий дигерматраниллактат:

N

H2C

H2C

O

Ge

OCH2

H2C

H2C

CH2

O

O C

O

CHN

CH2

H2C

O

Ge

OCH2

CH2

CH2

CH2

O

O

CH3

Полученные дигерматранилпроизводные биогенных кислот (II-IV) пред-

ставляют собой высокоплавкие вещества, нерастворимые в неполярных раство-

рителях, мало растворимые в хлороформе, растворимые в ацетонитриле. Их со-

став и структура подтверждены методами ЯМР 1H,

13C и

29Si, ИК- спектроско-

пии и элементным анализом.

В противоположность (II-IV) малоновая кислота (I) в аналогичных усло-

виях 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 гидролитиче-

ски нестабильным соединениям неустановленной структуры.


1. М.Г.Воронков, В.П. Барышок. Силатраны в медицине и сельском

хозяйстве. Новосибирск: изд-во СО РАН, 2005. 258 С.

104

2. E. Lukevics, L. Ignatovich. Biological Activity of Organosilcon Com-

pounds. 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, 1994-

1998.

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.


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.

105

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 ТЕПЛОНА-

ПРЯЖЕННЫХ УСТАНОВОК НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ МЕТАФОСФАТ

НАТРИЯ – ВЫСОКОГЛИНОЗЁМИСТЫЙ ЦЕМЕНТ

Дементьев Н.А., Мураховская Н.В., Удалов Ю.П.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высше-

го профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный

технологический институт (технический университет)»

Кафедра технологии электротермических и плазмохимических производств

198013, Россия, Санкт-Петербург, Московский пр., 26, [email protected]

Наиболее часто используемым теплоносителем для охлаждения теплона-

пряженных 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 преимущест-

вами и недостатками, которые, в свою очередь, ограничивают области их при-

менения.

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), мезо-

десмическими (кремнийорганические жидкости) соединениями. Все исполь-

зуемые до сих пор ионные теплоносители могут использоваться на воздухе до

550 0С.

Для обеспечения работоспособности теплонапряженных реакторов (дуго-

вых печей, устройств локализации расплава ядерных реакторов и т.п.) требуют-

ся теплоносители, способные работать при температуре свыше 1000 оС в усло-

виях тепловых нагрузок более 1МВт/м2. В настоящее время отсутствуют инди-

видуальные вещества и сплавы, отвечающие данным требованиям.


106

Таким образом, на сегодняшний день существует необходимость разра-

ботки альтернативного высокотемпературного теплоносителя, который обладал

бы требуемыми эксплуатационными свойствами.

В работе даны результаты исследования двухфазного теплоносителя на

основе системы NaPO3 –ВГЦ (высокоглинозѐмистый цемент), которому при-

своено 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 про-

странство высокотемпературного реактора. Процесс отвердения состава со-

ставляет ≈ 35 мин.

Для решения проблемы применимости изучаемого состава в качестве вы-

сокотемпературного теплоносителя следует знать такие физико-химические

свойства как температурная область его устойчивости, вязкость, плотность, те-

плопроводность в рабочей области температур, температуру и изменение объѐ-

ма при переходе в жидкое состояние, коррозионную активность по отношению

к конструкционным материалам.

Свойства полученного материала исследовались методами физико-

химического анализа (термогравиметрия, РФА, дилатометрия, электрофизиче-

ский анализ, измерение вязкости расплава, теплопроводность расплава).

Разработанный теплоноситель предназначен для двухконтурных систем

охлаждения теплонапряженных агрегатов и реакторов с пиковым или постоян-

ным тепловым потоком выше 0,7 МВт/м2. Установлено, что представленный

высокотемпературный теплоноситель ВГЦ-10 удовлетворяет основным требо-

ваниям, 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 из-

менение объема при переходе в жидкое состояние, количественно потери объе-

ма составили 30% от исходного объема.

Также при проведении исследований обнаружен факт повышения проч-

ности композиции NaPO3 –ВГЦ после твердения, что говорит о сложном харак-

тере образования кристаллогидратов в данной системе.


1. Чечѐткин А.В. Высокотемпературные теплоносители / А.В. Чечѐткин.–

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


Кафедра химии и пищевой технологии

Email: [email protected], [email protected]

107

Глина представляет собой горную породу, очень сложную и непостоян-

ную как по составу входящих в нее минералов, так и по физическим и техноло-

гическим свойствам. Чрезвычайно разнообразны и условия образования глин.

Глины и глинистые минералы обладают отличной адсорбционной и ио-

нообменной способностями, которые применяют во многих областях промыш-

ленности в качестве сорбентов и ионитов. Их использование дает достаточно

высокую эффективность и снижает стоимость продукций. Среди глинистых

минералов каолинит обладает невысокой адсорбционной способностью и ионо-

обменной емкость. Поэтому для применения его в качестве сорбентов и иони-

тов обычно используют различные методы модифицирования [1].

В Иркутской области располагается большой запас различных глин, не-

которые могут применяться в промышленности в качестве сорбентов и иони-

тов. Изучение физико-химических характеристик и разработка новых модифи-

цированных материалов на основе глинистых минералов месторождений Ир-

кутской области важны для региональной промышленности. Однако в настоя-

щее время эти глины мало исследованы с точки зрения физико-химических ха-

рактеристик.

Целью данной работы является разработка новых катионитов модифици-

рованием глинистых минералов Никольского месторождения Иркутской облас-

ти.

По результату рентгенографического фазового анализа глина Никольско-

го месторождения относится к группе каолинита [2]. В данной работе глину

модифицировали кислотой HCl 0,1 М. Глину после очистки методом, представ-

ленным в работе [3], засыпали в раствор HCl 0,1 М, причем концентрация твер-

дой фазы составляет 20 г/л. Полученные суспензии перемешивали на магнит-

ной 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 тит-

рования, при этом в качестве фонового использовали раствор KCl 0,1 М [4].

Ионообменную емкость OHHQ

/ (ммоль/г) рассчитывали по формуле

,)(

/ m

VVCQ

OHH

0

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.).

108

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 ( OHHQ

/ > 0)

после модифицирования выражено увеличивается при рН от 7 до 10, а при рН >

10 она снижается. Анионообменная емкость ( OHHQ

/ < 0) модифицированной

глины возрастает по сравнению с природной.


1. Челищев Н.Ф. Методы получения новых материалов из минераль-

ного 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 соис-

кание 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 ЭЛЕК-

ТРОЛИЗЕРЕ С ЖИДКИМ АЛЮМИНИЕМ И НИЗКОПЛАВКИМ ЭЛЕК-

ТРОЛИТОМ 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.



109

В настоящее время, одним из приемов для снижения проникновения

криолита и натрия в материал углеродного блока, а также снижения эрозии яв-

ляется нанесение покрытий. Считается, что одним из самых перспективных

материалов покрытий является диборид титана.

Цель нашей работы – изучение коррозионной стойкости и работоспособ-

ности 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, про-

должаются, по сей день. Предпочтение исследователи отдают непористым ма-

териалам 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 дей-

ствием потоков электролита, которые содержат глинозем, проявляющий абра-

зивные 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

110

по коррозии материала TiВ2 показали, что влияние на него оказывает повышен-

ная катодная плотность тока. Снижение ее до 0.5 А/см2 отразилось положи-

тельно на его стойкости. Образец TiВ2 выдержанный в расплавленном алюми-

нии, 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 повы-

шалась. Образцы TiВ2 проявили себя электрохимически коррозионно – стойким

материалом, способным выдерживать высокие температурные нагрузки и фто-

ридную, агрессивную среду.


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 туго-

плавких 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 рас-

плавах. 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, [email protected]

Высший по содержанию углерода карбид Cr3C2 – износо – и коррозионно-

стойкий, твѐрдый, химически инертный материал – находит широкое примене-

ние в технике для изготовления защитных покрытий металлов и керметов, в ка-

честве компонентов и легирующих добавок безвольфрамовых твѐрдых сплавов.

Предложенная профессором Галевским Г.В. в 80-х годах 20 столетия техноло-

гия плазменного синтеза карбида хрома основана на карботермическом восста-

новлении оксида хрома в газовой фазе и реализуется с использованием трѐх-

струйного прямоточного плазменного реактора. Для генерации плазменного по-

тока используются три электродуговых плазмотрона ЭДП–104А суммарной

мощностью до 50 кВт, установленные в камере смешения, в качестве плазмооб-

разующего газа применяется азот. Реализация предлагаемой плазмометаллурги-

ческой технологии в полной мере делает еѐ экологически безопасной, обеспечи-


111

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 во-

дорода – технического цианида натрия. Наряду с достоинствами в данной тех-

нологии имеются такие недостатки, как технологическая и экономическая неце-

лесообразность использования в качестве карбидизатора технической пропан -

бутановой смеси, требующей для переработки сложной по составу и генерации

азотно-аммиачно-водородной плазмы, и плазмометаллургического реактора ла-

бораторного уровня мощности.

В связи с этим целью настоящей работы является исследование плазмен-

ного синтеза нанокарбида хрома в условиях близких к промышленным, для дос-

тижения которой решались следующие задачи: проведение анализа современно-

го состояния производства и применения карбида хрома; определение характе-

ристик трѐхструйного плазменного реактора; модельно–математическое иссле-

дование 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 трѐхструйный прямоточ-

ный плазменный реактор промышленного уровня мощности (150 кВт), для ко-

торого исследованы теплотехнические, ресурсные и технологические характе-

ристики. 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. Расчѐтный 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 со-

вокупности характеристик трехструйный плазменный реактор мощностью 150

кВт может быть отнесен к высокоэффективному, надежно работающему совре-

менному электротермическому оборудованию.

На основе результатов моделирования прогнозированы технологические

показатели плазмометаллургического производства карбида хрома. Оптималь-

ным технологическим вариантом является карбидизация хрома природным га-

зом. Технология реализована в трѐхструйном прямоточном реакторе мощно-

стью 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 использу-

ются три электродуговых подогревателя (плазмотрона) ЭДП–104А мощностью

до 50 кВт каждый, установленные в камере смешения под углом 30˚ к оси реак-

тора. Подача высокодисперсного сырья в камеру смешения осуществляется с

помощью водоохлаждаемой фурмы. В комплекс оборудования, обеспечиваю-

112

щего работу реактора, входят системы электро–газо–и водоснабжения, кон-

трольно–измерительных приборов, автоматики, контроля состава плазмообра-

зующего и отходящего из реактора газа, дозирования шихтовых материалов и

улавливания продуктов.

Продуктом плазменного синтеза является тройное соединение - карбо-

нитрид хрома Cr3(С0,80N0,20)2. Содержание в продуктах синтеза нанокарбонит-

рида хрома составляет 93,34 – 94,6 % масс. Кристаллическая структура карбо-

нитрида 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 характе-

ристики карбонитрида хрома соответствуют следующим: крупность порошка

хрома, мкм – -10; производительность по хрому, кг/ч–3,11; количество карби-

дизатора, % от стехиометрического–120-140; начальная температура плазмен-

ного потока, К– н.м. 5400; температура закалки, К–200 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 металлурги-

ческих производств); удельная поверхность, м2/кг–32000-37000; размер

частиц,

нм–30–35; форма частиц–сферическая.

Оценка экономической эффективности плазмометаллургического произ-

водства карбида хрома показывает, что при отпускной цене 220 $/кг он может

быть конкурентоспособен на мировом рынке наноматериалов, на котором на се-

годняшний день ведущими зарубежными производителями нанопорошков кар-

бидов 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: [email protected]

2 – РХТУ имени Д.И. Менделеева

Кафедра технологии защиты биосферы

125047 г. Москва, Миусская площадь,9 (1-я Миусская ул., д. 3)


Гидравлические сопротивления движению теплоносителей в теплообмен-

никах определяют в конечном итоге мощность, необходимую для создания за-

данного режима движения теплоносителей, которая в значительной степени

определяет коэффициент теплопередачи. Поэтому важным показателем тепло-

производительности (совершенства) теплообменника является степень исполь-

113

зования мощности на прокачку теплоносителей для обеспечения заданной теп-

ловой нагрузки [3].

Данный показатель наиболее целесообразно выразить в виде энергетиче-

ского коэффициента теплогидродинамического совершенства Е i-го аппарата

[1] - меры использования затраченной работы на передачу теплоты:

2

2

21

1

1 PG

PG

QE

, Вт/Вт.

Гидравлический расчет теплообменника осуществим с допущениями о

том, что в межтрубном пространстве отсутствуют байпасные потоки, снижаю-

щие эффективность теплообмена и увеличивающие гидравлическое сопротив-

ление [1]. Началом гидравлического расчета служит определение максималь-

ных скоростей движения теплоносителей в штуцерах:

— максимальная скорость потока в штуцерах распределительной камеры

1

1

2250

maxw ;

— максимальная скорость потока в штуцерах, присоединяемых к кожуху

аппарата

2

2

2250

maxw .

Максимальная скорость теплоносителей соответствует минимальному

диаметру штуцеров и, следовательно, максимальному гидравлическому сопро-

тивлению в них [3]. Минимальные диаметры штуцеров будут иметь:

— штуцеры, присоединяемые к распределительной камере

maxw,

Gd

11

14

143

4

,

— штуцеры, присоединяемые к кожуху

maxw,

Gd

22

25

143

4

.

Скорость потока в трубах составляет:

12

1

11

7850

dA,

Gw

i

.

Коэффициент трения равен:

20 9

1 1

0 25

6 81

3 7

тр,

,

,lg

, d Re

.

С учетом местных сопротивлений для потока в трубах стандартного теп-

лообменника (вход в камеру и выход из нее, 1iZ поворотов между ходами,

114

iZ входов и выходов из трубы) гидравлическое сопротивление движению по-

тока определяется по формуле: 2

1 1 11

1 2

iтр

L Z wP

d

221 11 1

2 3 11 2 22 2

maxi i

wwZ Z

, Па.

Скорость воды в среднем сечении межтрубного пространства равна:

22

2мтр

Gw

S

, м/с.

Учитывая местные сопротивления межтрубного пространства (вход и вы-

ход теплоносителя через штуцера, х поворотов через сегментные перегородки,

1х сопротивлений трубного пучка при его поперечном обтекании), гидрав-

лическое сопротивление движению потока будет:

22 22 22 2 2 2

2 5 40 22

3 12

2 2 2

max,

С x ww wР x

Re

, Па

Заключительным этапом моделирования является оптимизация вариантов

расчета теплообменника, который может быть использован для проведения за-

данного процесса [1]. Для этого формируют двумерный массив (подобно таб-

лице 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

Диаметр кожуха 3D (i) 3D (i+1) … 3D (i+n)

Длина труб 1L (i) 1L (i+1) … 1L (i+n)

Общее число труб n (i) n (i+1) … n (i+n)

Номинальная поверхность

теплообмена 1F (i) 1F (i+1) … 1F (i+n)

Оптимальное число ходов Z (i) Z (i+1) … Z (i+n)

Критерий Рейнольдса в трубах 1Re (i) 1Re (i+1) … 1Re (i+n)

Критерий Рейнольдса в меж-

трубном пространстве 2Re (i) 2Re (i+1) … 2Re (i+n)

Коэффициент теплопередачи K (i) K (i+1) … K (i+n)

Запас номинальной

поверхности теплообмена F (i) F (i+1) … F (i+n)

Масса аппарата M (i) M (i+1) … M (i+n)

Энергетический коэффициент E (i) E (i+1) … E (i+n)

115

С теплогидродинамической точки зрения максимум энергетического ко-

эффициента maxE соответствует наиболее совершенному и эффективному

теплообменнику (или поверхности теплообмена) при прочих равных условиях.

Поэтому принимают значение данного коэффициента в качестве критерия оп-

тимальности 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 яв-

ляются характеристики i-го аппарата, которому принадлежит максимальное

значение max)i(E .

Следует заметить, что в качестве критерия оптимальности могут быть ис-

пользованы минимальная масса аппарата, минимальная длина теплообменных

труб, минимальное гидравлическое сопротивление того или иного теплоноси-

теля, минимальные приведенные затраты, максимальный коэффициент тепло-

передачи, максимальная скорость движения теплоносителя, максимальный за-

пас поверхности теплообмена [2] и т.д.


1. Гунич С.В. Моделирование и расчет на ЭВМ химико-технологических

процессов: учеб. пособие / С.В. Гунич, Е.В. Янчуковская. — 2 части. — Ир-

кутск: 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. по-

собие / 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 ТИО-

САЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ

И.Г. Донская, И.А. Токарева


кафедра химической технологии

Производные салициловой кислоты обладают высокой и специфической

биологической активностью [1]. Наши систематические исследования в области

направленного синтеза гетероциклических систем на основе α-

галогензамещенных кетонов побудили нас изучить реакции 1,3-

дигалогенпропан-2-онов ХCH2С(=О)СН2Х (Iа-в), X = Cl(а), Br(б), I(в) с на-

триевыми солями 2-тиосалициловой кислоты.

Построение гетероциклических систем включало последовательное меж-

и внутримолекулярное кетоалкилирование натриевых солей тиосалициловой

кислоты [2] 1,3-дигалогенпропан-2-онами. На первой стадии в результате меж-

молекулярного О-алкилирования мононатриевой соли (II) 1,3-

дигалогенкетонами (Iа-в) в водно-ацетоновом растворе при комнатной темпера-

116

туре получен 2-оксо-3-[(2-сульфанилбензоил)-окси]-пропил-2-

сульфанилбензкарбоксилат (III) c выходом 76%. Состав и строение образовав-

шегося сульфанилбензкарбоксилата (III) подтверждено данными элементного

анализа, ИК и ЯМР спектроскопии.

Дальнейшее формирование гетероциклической системы легко осуществ-

лялось за счет внутримолекулярного S-кетоалкилирования динатриевой соли 2-

оксо-3-[(2-сульфанилбензоил)-окси]-пропил-2-сульфанилбензкарбоксилата (IV)

1,3-дигалогенпропан-2-онами (Iа-в). Циклический 5Н,7Н,11Н,17Н-

дибензо[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 2-

тиосалициловой кислоты (VI) позволило получить в одну препаративную ста-

дию 5,1-бензоксатиоцин-3,6-дион (VII) с выходом 62% .

XX

O

ONa

SNa

O

ONa

SH

O

O

S O

O

-2 NaX

2

-NaX

O

O

O

SH HS

O O

2MeONa MeOH

XX

O

-NaX

O

O

O

SNa NaS

O O

O O

S S

O O

O

O

12

3

45

6

789

10

11

12

13

14

11a

1515a

1617 18 19

2020a

4a

X=Cl, Br, I

I

II

III

IV

V

VI

VII

Состав и строение гетероциклов (V, VII) подтверждено данными эле-

ментного анализа, масс-спектрометрии, ИК и ЯМР 1Н и

13С.

Таким образом, на основе реакции кетоалкилирования натриевых солей

2-тиосалициловой кислоты с дигалогензамещенными кетонами нами осуществ-

лен синтез новых типов кислород и серосодержащих гетероциклических сис-

тем, включающих фармакофорные фрагменты салициловой кислоты.


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 ком-

плексов с координационными числами (КЧ) равными 2, 4 и 6.

117

Базовая модель сорбирующей поверхности представляла углеродный кла-

стер из конденсированных ароматических циклов размерами 55, в дальнейшем

использовались варианты базовой модели с кислородсодержащими функцио-

нальными группами (С=О, ОНфен, СООН) по периферии кластера. Модель ком-

плекса представляла гипотетический атом металла, скоординированный после-

довательно с двумя, четырьмя и шестью CN – группами. Стереохимия ком-

плексов принималась как тетраэдр, октаэдр и гексаэдр соответственно. Кон-

формационная энергия, она же энергия простанственных затруднений рассчи-

тывалась при подходе комплексного иона до расстояния 0,270 нм, характерно-

го для образования водородных связей или же для так называемых неспецифи-

чеких или донорно-акцепторных взаимодействий. Геометрия комплексов опти-

мизировалась по энергии изменением валентных углов и длин связей.

Результаты расчетов показали, что энергия пространственных затрудне-

ний 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 поверх-

ности кислородсодержащих функциональных групп увеличивает эту разницу

до 21.36 и 24.70 кД/моль. Таким образом, при прочих равных условиях, сорб-

ция комплексного иона с КЧ=2 энергетически более выгодна по сравнению с

КЧ=4 и 6 на величину, соизмеримую с экспериментально определяемой энер-

гией сорбции.

Селективность сорбции комплекса золота по сравнению с комплексом се-

ребра определяется природой комплексообразующего металла. Первый потен-

циал 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 иониза-

ции (890 кДж/моль). В этом случае диффузные 4f и 5d-электроны слабо экрани-

руют 6s-электрон от ядра, в результате чего на 6s-электрон воздействует высо-

кий эффективный заряд ядра. Именно сочетание высокого потенциала иониза-

ции и высокой энергии связи обеспечивает благородство золота. Из этих сооб-

ражений следует ожидать меньшей энергии сорбции комплексов серебра по от-

ношению 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: [email protected]

В настоящее время на большинстве предприятий в качестве основного

метода очистки стоков гальванических производств от ионов тяжелых метал-

лов, в том числе и железа используют реагентный метод. Суть метода, сводится

к образованию гидроксидов или солей тяжелых металлов, которые затем уда-

ляют отстаиванием, фильтрацией или другими способами разделения твердой и

жидкой фаз. В качестве реагентов чаще всего используют щелочи (гидроксид

118

натрия и калия), оксид и гидроксид кальция, карбонаты кальция, магния, на-

трия. Существенными недостатками, реагентного метода очистки являются:

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 тяже-

лых металлов является сорбционная очистка. Известно, что максимум адсорб-

ции тяжелых металлов достигается при рН 4, т.е. процесс проходит до образо-

вания 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 ис-

пользовали уголь марки ИПИ-Т, полученный по классической технологии из

отходов производства фенолоформальдегидных смол.

В работе также использовали модифицированный сорбент ИПИ-Тм. Мо-

дифицированные 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 пре-

дельная сорбционная емкость монослоя составила 128 ммоль/кг, а для ИПИ-Т -

20,8 ммоль/кг. Форма изотермы модифицированного сорбента ИПИ-Тм соот-

ветствует классической лэнгмюровской адсорбции. Величина предельной ад-

сорбции А∞ составила 100 ммоль/кг, а константа адсорбционного равновесия -

1,0·104, стандартная энергия Гиббса адсорбции равна - 22,819 кДж/моль. В ди-

намических 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 эффектив-

ность очистки - 90 %.


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

119

[email protected]

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 при-

менения могут быть представлены следующим образом (рисунок 1) [1].

Рисунок 1 – Классификация способов получения диборида хрома CrB2

Целью настоящей работы является исследование плазмохимического

синтеза диборида хрома из хром-бор содержащей шихты методом планируемо-

го эксперимента и определение параметров, влияющих на выход продукта син-

теза.

Технология предусматривает использование в качестве плазмообразую-

щего газа азота технической чистоты, сырья (CrCl3 и В) и восстановителя (Н2).

Технологический модуль создан на основе трехструйного прямоточного реак-

тора.

Исследование процесса синтеза диборида хрома выполнено методом на-

правленного планирования эксперимента [2]. Процесс можно представить ре-

акцией:

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 (Т0, К),

температуры закалки (ТЗ, К), содержания в шихте бора (в % от стехиометриче-

ски необходимого на диборид ([B],), количества восстановителя от стехиомет-

рически необходимого для восстановления CrCl3 ({H2}, %). При проведении

эксперимента реализован полный факторный эксперимент 24.

Анализ полученных данных показал следующий возможный путь повы-

шения 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

По

лу

чен

ие

ди

бор

ид

а х

ро

ма

CrB

2

1 Борирование хрома или продуктов карбидотер-

мического(карботермического) восстановления

оксида хрома (смеси оксидов хрома и бора) в не-

окислительной атмосфере (вакуум, инертная сре-

да)

2 Борирование продуктов магниетермического

восстановления соединений хрома

3 Борирование хрома или его соедине-

ний в газофазных хром-бор-

водородсодержащих смесях

Порошковая

металлургия

Напыление и

наплавка защитных

покрытий

Нанотехнологии

120

свободного бора. В продуктах синтеза присутствует только одна боридная фаза

– CrB2. Средний размер частиц нанопорошка, рассчитанный по величине

удельной поверхности, составляет 74 нм.

Экстраполяционная зависимость, описывающая процесс синтеза дибори-

да 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 про-

дуктах 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 па-

раметров синтеза на содержание в продуктах диборида хрома и примесей. Ус-

тановлены условия повышения содержания диборида хрома в продуктах синте-

за.


1. Серебрякова Т.И. Высокотемпературные бориды: монография / Т.И.

Серебрякова, В.А. Неронов, П.Д. Пешев - М.: Металлургия, Челябинское отде-

ление, 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, [email protected]

121

Приоритетным направлением в науке и технологии уже на протяжении

нескольких лет является разработка так называемых «зеленых» технологий, то

есть наносящих минимальный вред окружающей среде. В эту же категорию по-

падают технологии утилизации и деактивации техногенного загрязнения. Меж-

дународное сообщество стремиться сократить вредные выбросы крупнотон-

нажных производств, принимая и ратифицируя соответствующие пакты и про-

токолы.

Одним из основных источников загрязнения атмосферы является автомо-

бильный транспорт. Львиная доля загрязнителей относиться к продуктам сго-

рания топлива. Это углекислый газ, оксиды различных металлов - целый спектр

разнообразных химических соединений[1].

Дизельные двигатели находят все более широкое распространение в ав-

томобильной промышленности вследствие своей экономичности и простоты

эксплуатации.Ежегодно продаѐтся более 2 млн. легковых автомобилей с ди-

зельными двигателями, что приводит к непрерывному росту потребления ди-

зельных топлив в общем объеме топлив.В соответствии с провозглашенными

«Всемирной Топливной Хартией» (World-WideFuelCharter-WWFC) экологиче-

скими требованиями установлены 4 категории качества для автомобильных то-

плив:

Категория 1 - рынки, на которых отсутствуют или минимальны требова-

ния к контролю характеристик выхлопных газов;

Категория 2 - рынки со строгими требованиями к контролю характери-

стик выхлопных газов (Евро-1, Евро-2 или эквивалентные им требования);

Категория 3 - рынки с повышенными требованиями к контролю характе-

ристик выхлопных газов (требования Евро-3, Евро-4; US California LEVили эк-

вивалентные им);

Категория 4 - рынки с высочайшими требованиями к контролю характе-

ристик 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 топ-

лив, являются снижение содержания серы и ароматических углеводородов,

особенно полициклоаренов. Эта тенденция прослеживается во всех междуна-

родных спецификациях на дизельное топливо [2].

Таблица 1- Основные показатели дизельного топлива (ГОСТ 305-82)

Показатели Норма для марок

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

см3топлива,не более

40 30 30

122

Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более 5 5 5

Йодное число, гI2/100 г топлива, не более 6 6 6

Ограничения по содержанию серы в дизельном топливе несомненно зна-

чительно сокращает урон наносимый окружающей среде, но с другой стороны

практически полное удаление серосодержащих соединений негативно сказыва-

ется на смазывающей способности топлива и как следствие приводит к уско-

ренному износу двигателя и выходу его из строя. Это проблема решается вво-

дом противоизносных присадок но и увеличивает его стоимость. Само удале-

ние серы требует применения дорогостоящего процесса гидроочистки и гидро-

облагораживания, что в свою очередь увеличивает стоимость и приводит про-

изводство экологически чистых топлив на границу рентабельности[3].

Одним из путей снижения стоимости дизельных топлив высокого качест-

ва 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 ди-

зельного топлива, используя самые последние отечественные и мировые разра-

ботки в данной сфере.


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 ди-

зельные топлива и присадки к ним. – М – Техника, 2002, 63 с.

3. Каминский Э.Ф., Осипов Л.Н., Хавкин В.А. и др. Развитие техноло-

гий 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 высо-

ким содержанием парамагнитных центров. Поскольку свободные радикалы яв-

ляются 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 се-

ребра 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

123

Норит. Для всех образцов сорбентов методом ЭПР-спектроскопии получены

данные по концентрации парамагнитных центров. Установлено, что лучшие

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 па-

рамагнитных центров. Параметры спектров ЭПР, таких как значение g – факто-

ра, ширина и форма сигналов указывают на то, что парамагнетизм углеродных

сорбентов обусловлен, в основном, углеродными радикалами, стабилизирован-

ными делокализацией электронов по полисопряженной системе ароматическо-

го характера. На основании результатов собственных исследований и литера-

турных данных предложены структуры стабильных радикалов в составе актив-

ных углей и схемы трансформации их в водной среде в карбониевые ионы и

карбанионы. Радикал (I) можно рассматривать как промежуточную форму ме-

жду карбониевым ионом (II) и карбанионом (III):

Амфотерность сорбирующей поверхности обеспечивается делокализаци-

ей 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


Перспективность использования продуктов золь-гель синтеза с участием

алкоксисиланов и ионогенных органических полимеров для получения прото-

нообменных 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 сис-

тем, не содержащих кремниевого блока.

Формирование мембран проводили из растворов полимеров и сополиме-

ров в ДМФА. Для повышения эластичности мембран к исходному раствору

(со)полимера добавляли пленкообразователь – поливинилбутираль. Активацию

поверхности, после высушивания и термической обработки пленок при 110С,

осуществляли допированием сформированных мембран растворами ортофос-

( I ) ( I I ) ( I I I )

(1) e - + e

124

форной кислоты. Электропроводность пленок измеряли методом комплексного

импеданса в изотермическом режиме.

Полученные результаты свидетельствуют, что электрическая проводи-

мость полимерных мембран на основе гомополимеров и сополимеров может

быть оценена как недостаточно высокая.

Повышения электрической проводимости мембран предполагалось до-

биться при формировании пленок на основе изученных гибридных композитов.

Из числа исследованных полимерных систем для этого оказались пригод-

ными только композиты на основе алкоксисиланов. Регулирование скорости

автокаталитического процесса гидролитической поликонденсации трихлорси-

ланов представляет собой чрезвычайно сложную и, в некоторых случаях, не-

разрешимую задачу.

Получение исходных растворов композитов, предназначенных для фор-

мирования полимерных пленок, осуществляли путем гидролиза алкоксисиланов

(тетраэтоксисилан, хлорметилтриэтоксисилан, 3-аминопропилтриэтоксисилан)

в присутствии (со)полимеров из водно-спиртовых растворов в отсутствие ката-

лизатора (щелочного или кислотного). Продукты такого процесса представляли

собой гидролизат, состоящий из полиорганилсилоксанов, содержащих значи-

тельное число свободных силанольных групп:

R

m

H2O+

C2H5OH_n Si(OC2H5) +

R

mk-2SiO (OH) 2 kn

.

R

m.

+n ClCH2Si(OC2H5)3

R

m

H2O+

C2H5OH_ ClCH2SiO 1 5. k- (OH)

2kn

где R=

N

N

N CH3N

, ,

Выявлено, что повышение содержания кремниевого блока в составе пле-

нок, свидетельствуют о повышении электропроводности.

Достаточно высокая транспортная активность этих образцов при отсутст-

вии отчетливо выраженного основного центра может быть связана, главным

образом, с присутствием в его составе кремниевого блока.

Таким образом, изученные сополимеры и композиты являются материа-

лами, представляющими интерес при создании протонообменных мембран для

водородно-воздушных топливных элементов.


1.Пожидаев Ю.Н., Лебедева О.В., Бочкарева С.С., Шаглаева Н.С., Моро-

зова Л.В., Воронков М.Г. Гибридные нанокомпозиты: полихлорметил-, полиме-

тил-, полифенилсилсесквиоксан – азотистое основание // Журнал прикладной

химии. 2008. Т. 81, Вып. 10. С. 1716-1720.

125

2.Пожидаев Ю.Н., Лебедева О.В., Бочкарева С.С., Шаглаева Н.С., Ворон-

ковМ.Г. Полимерные системы на основе азотистых оснований и кремнийорга-

нических соединений // Перспективные материалы. 2008. Ч. 2, № 6 (спец-

выпуск). 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, spirido-

[email protected]

В процессе суспензионной полимеризации винилхлорида на стенках ре-

актора откладывается полимер в виде корки, что приводит к ухудшению каче-

ства продукта, затрудняет управление температурным режимом, снижает про-

изводительность реактора из-за необходимости его остановки для чистки. Ос-

новной причиной образования корки полимера на стенке является способность

ВХ смачивать поверхность реактора [1]. На смачиваемость влияют многочис-

ленные факторы, в частности, наличие стабилизатора эмульсии, рН среды, при-

рода 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 способ-

ствует подавлению полимеризации мономера в адсорбционном слое.

Снижение интенсивности коркообразования достигается рядом техниче-

ских и технологических мероприятий, к которым относятся:

- изготовление корпуса реактора из биметалла, что дает снижение темпе-

ратуры 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 ком-

плекса перечисленных мер в сочетании с улучшенной рецептурой и обязатель-

ной послеоперационной промывкой реактора позволяет довести число опера-

ций реактора без чистки от 50 до 150. [2].

На ОАО «Саянскхимпласт» в качестве антикорокообразователя в послед-

нее время используется ноксол (соединение класса полиарилфенолов), который

закупается за рубежом, поскольку в России подобные реагенты не производят-

ся.



126

Согласно патенту [3] ноксол получают из замещенных фенолов путем

конденсации с формальдегидом по новолачному типу в кислой среде. Известно,

что подобные соединения были получены из коксохимических фенолов [4], ко-

торые являются доступным крупнотоннажным сырьем.

Разработка методики получения отечественного эффективного антикор-

кообразователя на базе доступного и дешевого сырья позволит значительно

снизить расходы на закупку импортного антикоркообразователя.

Таким образом, предлагается разработать методику получения антикор-

кообразователя на базе коксохимических фенолов, а также провести его испы-

тание в условиях суспензионной полимеризации винилхлорида совместно с

ИрИХ СО РАН.


1. Seckmann J. //3-rd Inter. Conf. PVC.` 87. Brighton, 1987. B. 21, S. 25 - 30.

2. Технологическое оборудование производства суспензионного поливи-

нилхлорида: Монография / В.М. Ульянов, А.Д. Гуткович, В.В. Шебырев. Ниже-

город. 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 термо-

полимеризации при переработке полупродуктов пиролиза и способ его получе-

ния / 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, Natalyakoto-

[email protected], [email protected]

Гидроокиси четвертичных аммониевых оснований находят применение

во многих отраслях промышленности и хозяйственной деятельности - в хими-

ческом синтезе, литографических процессах, полярографическом анализе, ки-

слотно-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 ионообмен-

ной 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 рас-

127

творы целевого соединения пригодные без дополнительной доочистки для ис-

пользования в процессах фотолитографии и полярографическом анализе.

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 соот-

ветствующим растворам гидроокисей регламентируется содержание галогенида

соответствующего исходной соли на уровне 0,5% и менее. Как правило, нет ог-

раничений по содержанию металлов в представленном на рынке продукте. Ис-

пользованный метод доочистки на ионообменной смоле позволяет получать це-

левые соединения, содержащие галогенид-ионы соответствующей исходной

соли в концентрации ≈0,1%. Содержание целевых веществ в полученных рас-

творах определяли потенциометрическим титрованием. Концентрацию метал-

лов и прочих примесей определяли ICP-MS анализом. По отдельным металлам

она составляла n∙10-4

-10-6

%масс. Полученные таким образом растворы пригод-

ны для использования в микролитографии, полярографическом анализе и ана-

литических 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 метал-

лов, 664074, ул. Лермонтова 83, ауд. Б-125, [email protected]

Аноды алюминиевых электролизеров должны удовлетворять целому ряду

требований. Главные из них следующие: высокая электропроводность; стой-

кость против разъедания их криолитоглиноземным расплавом; устойчивость к

воздействию высокой температуры; достаточная механическая прочность; низ-

кая стоимость; низкая зольность. Эти требования резко ограничивают выбор

материалов для изготовления анодов. Наиболее подходящими по физико-

химическим 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.


128

В качестве твердых материалов применяют нефтяной и пековый коксы, а

роль связующего вещества играет каменноугольный пек.

Каменноугольный пек удовлетворяет техническим требованиям в качест-

ве связующего, но вместе с тем имеет ряд недостатков[2].

Каменноугольный пек имеет в своем составе группу химических соеди-

нений – 3,4-бензапиренов – полициклические ароматические углеводороды,

наиболее распространенные в окружающей среде из ряда канцерогенных поли-

ароматических 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 качест-

ве связующего при производстве анодной массы.

Сущность этого метода производства связующего для производства

анодной массы заключается в компаундировании нагретого битума с дисперги-

рованной 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 тех-

нологическим требованиям. В таблице 1 сравниваются основные показатели

каменноугольного и нефтяного пеков.

Таблица 1 Сравнение показателей каменноугольного и нефтяного пеков

Наименование показателя

продукции

Величина показателя

Нефтяной пек ПНД

(АНХК)

Каменноугольный

пек (марка А)

Массовая доля воды в твер-

дом пеке, % не более отсутствует 4

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

http://www.ekowiki.ru/index.php?title=%D0%A3%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4

129

Сравнительная таблица наглядно демонстрирует уверенное превосходст-

во нефтяного пека по ключевым позициям: отсутствие бензапиренов, малая

зольность, содержание α-фракции, низкое содержание влаги [3].

Анализируя полученные результаты можно с уверенностью утверждать,

что нефтяной пек удовлетворяя всем технических требованиям, предъявляемым

к связующим материалам для алюминиевой промышленности является, пер-

спективным заменителем пеков каменноугольного происхождения в алюми-

ниевой промышленности.


1. Терентьев В.Г., Сысоев А.В., Гринберг И.С. и др. Производство алю-

миния/ 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 Vo-

lume: 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 сту-

денческой научно-практической конференции с международным участием,

2010.- 355 с.

ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИГЕНАТНЫХ ВЫСОКООКТАНОВЫХ

КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ ТОВАРНЫХ БЕНЗИНОВ

Сапрыгина В.Н., Албаева Е.Е.


университет, кафедра химической технологии

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова 83, e-mail: [email protected]

В настоящее время одними из самых распространенных компонентов то-

плива, повышающих антидетонационную стойкость бензинов, являются окси-

генаты – 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.

http://scienceserver.cilea.it.ezp.biblio.unitn.it/cgi-bin/search.pl/GetSearchResults?Any=&Title=&Abstract=&Author=Mannweiler%2C%20U.&JournalTitle=&Past=No+Restriction...&Since=&Start=1&Max=10

http://scienceserver.cilea.it.ezp.biblio.unitn.it/cgi-bin/sciserv.pl?collection=journals&journal=01406701


130

Оксигенаты повышают октановые характеристики топлив, регулируют их

испаряемость и улучшают экологические свойства (в бензине растет содержа-

ние кислорода, способствующего дожигу СО в СО2). Их использование позво-

ляет сократить расход нефти на производство товарного бензина и понизить

требование к октановым характеристикам традиционных углеводородных ком-

понентов 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

(К№) МТБЭ ТБС ИПС изобутанол н-бутанол Ацетон

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 количе-

ство композиции, обеспечивающее повышение октанового числа и более рав-

номерное распределение высокооктановых компонентов по всему объему бен-

зина: 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 бензи-

нов (б.б.).

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Увеличение ОЧ

1 2 3 4 5 6

№ композиции

увеличение ОЧИМ

увеличение ОЧММ

Рисунок 1 – Увеличение октанового числа, при добавлении смесовых

композиций

Вторым важнейшим показателем для бензинов является фракционный со-

став. Нами было исследовано влияние композиций на фракционный состав бен-

зинов, результаты представлены на рисунке 2.

131

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 эф-

фективной является композиция №1, она оказывает меньшее влияние на фрак-

ционный состав бензина и в большей степени дает увеличение ОЧ: ОЧИМ уве-

личивается на 16 ед., ОЧММ - на 12ед. (рисунок 1). Также, в отличие от компо-

зиций № 2-6, композиция №1 может вводиться в бензины в большем количест-

ве, что приведет к более экономичному расходу топлива.


1. Белянин Б.В. Технический анализ нефтепродуктов и газа / Б.В., Беля-

нин, В.Н. Эрих - Л. Химия 1979.224 с.

2. Онойченко С.Н. Применение оксигенатов при производстве перспек-

тивных автомобильных бензинов / С.Н. Онойченко. – М.: Издательство «Тех-

ника», 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, vitalier-

[email protected]

При добыче нефти на нефтепромыслах обязательной технологической

стадией является термообработка, преследующая цель разрушения, водонефтя-

ных эмульсий (ВНЭ) при высоком содержании хлористых солей в водной фазе.

При термообработке ВНЭ на поверхности жаровых труб происходит образова-

ние солесодержащих осадков в виде кристалловидных образований органоми-

нерального происхождения, что существенно влияет на длительность использо-

вания данных жаровых труб, так как ухудшается теплопроводность материала

и, как следствие, происходит прогорание в месте наибольшей дислокации осад-

ков. Удаление осадков является весьма трудоемким и проводится механиче-

ским способом. Для предотвращения этих явлений рекомендуются добавки ин-



132

гибиторов солеотложения, представляющие собой композиции, состоящие из

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 им-

порту.

3.Эти реагенты достаточно токсичны.

Поэтому основной задачей предстоящего исследования является подбор

или синтез реагентов, обладающих ценными практическими свойствами, по-

лученных 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, [email protected]

Алкоголяты щелочных металлов, в частности, лития, являются перспек-

тивными материалами для использования в синтетической химии, а также ис-

точника лития в различных смесевых композициях.

Чистота используемых материалов во многих случаях является опреде-

ляющей для использования этих соединений.

В представленной работе рассмотрены вопросы получения и очистки ал-

коголятов Li общей формулой LiOR, где R= CH3 - i-C3H7.

Алкоголяты синтезированы методом растворения металла в соответст-

вующих 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 атмо-

сферы над реакционной смесью на характер образующихся кристаллов алкого-

лятов 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 раство-

рителей.

Определены коэффициенты распределения ряда примесей металлов меж-

ду твердой и жидкой фазами при кристаллизации из органических растворов.

Показана эффективность данного метода для очистки алкоголятов лития от

примесей металлов.


133

Анализ соединений на содержание примесей металлов проводили мето-

дом масс-спектрометрии с индукционно связанной плазмой на приборе ELAN

DRC-e.

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.


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 объѐмы сбросов

загрязнений, включающие большое количество солей никеля, попадающих в

водоемы с недостаточно очищенными промстоками, в настоящее время приоб-

рели размеры серьезной угрозы экосистеме. Одним из недостатков действую-

щих производств является образование солевых стоков и высокий расход реа-

гентов на их нейтрализацию. В производственных солевых растворах электро-

лизного производства, стоки образуются при получении карбоната никеля, ис-

пользуемого для очистки основного католита. Солевой сток содержит никеля в

300 раз больше, чем это допускается нормативами. Вместе с тем, никель пред-

ставляет значительную ценность, а его извлечение и повторное использование в

производстве может дать значительный экономический эффект. При повторном

использовании очищенных растворов существенно сокращаются затраты на во-

допотребление и водоотведение. Поэтому проблема разработки новых, высоко-

эффективных технологий извлечения никеля с низкой себестоимостью является

актуальной экологической и экономической задачей.

Наиболее целесообразным способом извлечения никеля из стоков явля-

ется сорбция. Процесс сорбционного извлечения достаточно управляем, легко

автоматизируется; эффективность процесса может быть заранее рассчитана,

описана математически и оптимизирована. Для решения проблемы нами изуче-

ны углеродные сорбенты АД-05-2 и Сибунит. Выбор сорбентов обусловлен их

доступностью, высокой сорбционной ѐмкостью и удобными эксплуатационны-

ми 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,

134

ацетона как их растворителей. В течение 4 – 6 часов углями сорбируется 22-33

мг/г диметилглиоксима (ДМГ) или 34-39 мг/г ацетгидразидина (АГ).

Изучение процесса сорбции проводили в статических условиях в

течение 4-х часов при 296К, 316К и 336К. Зависимость сорбции от рН раство-

ров показывает, что максимальная сорбция наблюдается в области начала гид-

роксообразования никеля (II) при рН 9-10,5. В растворах 0,2 М NH3 никель мо-

жет присутствовать в виде Ni(NH3)n, где n=5,6. Опираясь на эти сведения, мы

провели сопоставимые неэмпирические квантово-химические расчеты вероят-

ных структур ионов никеля в исследуемых средах и образующихся структур

сорбированных комплексных соединений. Квантово-химические расчеты ука-

занных структур по методу ab-initio выполняли c использованием программно-

го 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 самосогла-

сованного реактивного поля SCRF, базирующегося на континуальной модели

Кирквуда – Онзагера. Этот метод позволяет на уровне расчетов ab initio оце-

нить вклад электростатических эффектов в сольватацию ионов растворителем.

Молекулярную структуру рассчитываемых соединений получали с использо-

ванием 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 группи-

ровки. На модифицированных сорбентах сорбция происходит согласно урав-

нению:

[Ni(NH3)5(OH)+]

++2H2D Ni(NH3)2(HD)2+H

++ 3NH3+H2O,

где H2D–молекулы ДМГ и АГ, которые можно представить двухоснов-

ными 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 ме-

тодикам [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 (н-

бутанол) 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 ли-

тературе. АГ позволяют проводить определение никеля в растворах в присутст-

вии 1.4. 10

4 – кратных

количеств ионов

кальция, 1

. 10

4 -

магния, 5

. 10

2 -

молибде-

на, 3. 10

2 -

железа (III), 10 – меди, 7

. 10

2 – титана, 1

. 10

3 – ванадия (V), 1.5

. 10

2 –

марганца, 2. 10

3 – цинка, больших количеств неорганических анионов.

135

Предложена технологическая схема сорбционного извлечения никеля

для получения высококонцентрированных растворов никеля, пригодных для

дальнейшей переработки. Схема предусматривает возможность максимального

возврата воды в оборот, что позволит снизить затраты на забор свежей воды.


1. В.М.Пешкова, В.М.Савостина. Аналитическая химия никеля. М.: Нау-

ка, 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.


университет, кафедра Химической технологии неорганических веществ и мате-

риалов, г. Усолье-Сибирское ул. Менделеева 65, [email protected]

Разработка эффективных сорбционных способов извлечения раствори-

мых примесей тяжѐлых металлов в настоящее время является одной из острых

проблем технологии водоподготовки. Марганец является составляющей про-

мышленной 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 ка-

честву воды, используемой во всех отраслях хозяйства, определяют, что со-

держание 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 обще-

токсическое 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 перемен-

ных навесок, корректировали рН раствора и осуществляли его контроль на ио-

номере ЭВ-130 М.

Основные сведения о сорбционных свойствах углеродного сорбента по-

лучали с помощью изотерм сорбции, характеризующих зависимость погло-

щающей способности данного сорбента от концентрации сорбируемого компо-

нента при постоянной температуре. Статический метод определения сорбцион-

ной ѐмкости сводится к определению концентрации исходного раствора,

встряхиванию навески сорбента с раствором в течение времени, требуемого для

установления сорбционного равновесия, и определению концентрации вещест-

ва, оставшегося несорбированным. Для приготовления модельных растворов

использовали навески соли MnSO4∙5Н2О квалификации х.ч. и дистиллирован-

ную воду. Концентрацию ионов Mn(II) определяли до и после процесса сорб-


136

ции методом комплексонометрии и фотометрическим методом на фотоколори-

метре 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. 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 фо-

тометрическим 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 мо-

номолекулярной адсорбции с высоким сродством извлекаемых ионов к угле-

родному адсорбенту. Амфотерные углеродные сорбенты, к которым принадле-

жит изучаемый сорбент АД-05-2, имеют в своем составе ионообменные груп-

пировки, которые участвуют в ионообменных процессах при сорбции из вод-

ных растворов.

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 сорбента-

ми для очистки водных растворов от ионов марганца (II), их применение может

137

обеспечить глубокую очистку растворов солей марганца при максимальном

выходе очищенных солей. Сорбционный метод очистки с применением сорбен-

тов марки АД-05-2 может быть экономически оправдан и полученные материа-

лы 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


В аналитической химии германий количественно осаждают из слабокис-

лых растворов (рН 3,5-4,5) в виде пирокатехингерманатов ортофенантролино-

вых 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 на-

трия:

GeO2 +

HO

HO

3 + 2 NaOH

Ge

O

O

2 Na+

3

2-

- 4 H2O

C2H5OH

Состав и строение полученного гексакоординированного комплекса гер-

мания подтверждены элементным анализом и методами ИК- и ПМР-

спектроскопии.


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., Гри-

шин Д.Ф. Тез. докл. Всероссийского симпозиума «Теоретическая, синтетиче-

ская, биологическая и прикладная химия элементорганических соединений»,

С.-Петербург, 2011.с.66.

138

УЗЕЛ СЖИГАНИЯ АММИАКА

Ищук Н.А., Корнеева А.А, Лисовская Т.А., Ленский С.В., Скурковина С.О.

ОАО «ИркутскНИИхиммаш», ул. Академика Курчатова, д. 3, г. Иркутск

Е-mail: [email protected] http://himmash.irk.ru

В настоящее время на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) все боль-

шее внимание уделяют решению экологических проблем, что вызвано ужесто-

чением требований к выбросам вредных веществ в водоемы и атмосферу. По-

этому, все более востребованными становятся передовые технологии, обеспе-

чивающие 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, гидроочист-

ку и другие процессы с химическим преобразованием сырья, является очистка

технологических сточных вод установок от сероводорода и аммиака, образую-

щихся при деструкции серо- и азотсодержащих органических соединений.

Выделяемые сероводород и аммиак можно направлять на дальнейшую

переработку, однако, это требует дополнительных затрат на строительство со-

ответствующих узлов утилизации, что не всегда экономически целесообразно.

На этом фоне сжигание газообразного аммиака и непосредственная ути-

лизация 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 реак-

ция 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 воздушно-

го 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;


http://himmash.irk.ru/

http://himmash.irk.ru/

139

узел сжигания аммиака оснащен системами автоматического регулирова-

ния и контроля всех необходимых параметров технологического режима.

Состав дымового газа, выбрасываемого в атмосферу через дымовую тру-

бу, 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 макси-

мальных приземных концентраций вредных веществ по всем веществам и

группам суммаций не превышает предельно допустимых концентраций на гра-

нице санитарно-защитной и жилой зон. Высота дымовой трубы обеспечивает

оптимальное рассеивание веществ, содержащихся в дымовых газах.

Таким образом, узел сжигания аммиака обеспечивает утилизацию аммиа-

ка установки очистки сточных вод и получение перегретого водяного пара,

снижает нагрузку на окружающую среду и повышает экономическую эффек-

тивность производства.


1. Андреев Б. В. Глубокая локальная очистка заводских стоков от серово-

дорода и аммиака / Б. В. Андреев, В. В. Андриканис // Химия и технология топ-

лив и масел. - 2006. - N 2. - С. 52.

2. Андриканис В.В. Реконструкция блока очистки технологического кон-

денсата. 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 докумен-

тации «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: [email protected]

Химической технологии


140

В настоящее время соотношение в применении между пластичными

смазками и масами меняется в пользу пластичных смазок. Расширение облас-

тей применения пластичных смазок при неизменном производстве обеспечива-

ется улучшением их эксплуатационных свойств, в первую очередь увеличени-

ем их долговечности. Продукты переработки нефти позволяют получить сма-

зывающий материал, имеющий более улучшенные эксплуатационные характе-

ристики по сравнению с нефтяными маслами. Ассортимент выпускаемых пла-

стичных смазок можно увеличить за счет применения полупродуктов нефтепе-

реработки.

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 дисперсион-

ной среды в два приема (вторая часть при Т 145˚С), ее Тк.п - 157 ˚С синтез 2.

Смазка проверялась на: термостабильность, температуру плавления пла-

стичной 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), испаряе-

мость.

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 полусинтети-

ческой пластичной смазки. Использование синтетической основы позволяет

расширить ассортимент, диапазон применения и улучшить эксплуатацион-

ные характеристики пластичной смазки.

Нами была исследована смесовая композиция на основе базового масла

и ПЭС (Полиэтилсилокскановая жидкость). Однако в ходе синтеза было обна-

ружено, что ПЭС и натриевое мыло в смеси не дают гомогенную систему

(синтез 3) Предлагается вводить ПЭС в готовую пластичную смазку в следую-

щих соотношениях 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1:1 2:1 3:1 4:1 5:1

Соотношение:Смазка+ПЭС

Тем

пера

тура

кап

леп

аден

ия

Синтез 1

Синтез 2

Рис. 1 – Зависимость Тк.п от соотноше- Рис.2 – Зависимость Тк.п от соотношения:

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1:1 2:1 3:1 4:1 5:1

Соотношение: смазка+деасфальтизат

Тем

пер

атур

а ка

пл

епад

ени

я

Синтез 1

Синтез 2

141

ния: смазка и ПЭС . смазка на основе базового масла и деасфальтизата

Следует отметить, что способ приготовления пластичной смазки оказы-

вает существенное влияние на ее физико-химические свойства, что выявлено

при соотношении 2:1 синтез 2, и 3:1 синтез 1 . Это подтверждается изменени-

ем температуры каплепадения рис.1 и 2.

Для расширения ассортимента и области применения выпускаемых пла-

стичных смазок в качестве дисперсионной среды, нами был предложен деас-

фальтизат 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 де-

асфальтизата, показало, что при введении ПЭС в соотношении 5:1 образуется

мазеобразная система Тк.п50˚С. Это дает возможность использовать ее как пу-

шечную смазку (ГОСТ 19537-93), которая в летнее время легко снимается с де-

талей.

Так же нами было исследовано влияние введения деасфальтизата в пла-

стичную 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 окру-

жающей среды является утилизация отходов теплоэнерегитческой отрасли (зо-

ла).

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 смаз-

ки 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 вве-

денного наполнителя

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1:1 2:1 3:1 4:1 5:1

Соотношение:Смазка+зола

Те

мп

ер

ату

ра

ка

пл

еп

ад

ен

ия

Синтез 1

Синтез 2

0

20

40

60

80

100

120

140

1:1 2:1 3:1 4:1 5:1

Соотношение:смазка +зола

Тем

пер

ату

ра к

ап

леп

ад

ен

ия

Синтез 6

Синтез 7

Рис. 3 – Зависимость Тк.п от соотношения Рис. 4 - Зависимость Тк.п от соотношения

смазки на основе базового масла и золы. смазки на основе деасфальтизата и золы.

142

Показано, что введение золы снижает Тк.п смазочной композиции на ос-

нове базового масла (Тк.п исходной смазки 159 – синтез 1, и 157 – синтез 2 ). Эту

смазку предлагается использовать в легконагруженных узлах малофорсирован-

ных двигателях машин и механизмов.

При введении золы в смазку на основе деасфальтизата, температура кап-

лепадения увеличивается в соотношении 1:1 – синтез 6 и 7 (рис.4), что раскры-

вает новые области применения данной смазки. Тк.п полученной в тех же усло-

виях 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 ВИНИЛГЛИЦИ-

ДИЛОВОГО ЭФИРА С ВИНИЛХЛОРИДОМ

О.В. Лебедева, Е.И. Сипкина, А.М. Знаенок


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, яв-

ляются 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, извлече-

нии и концентрировании металлов в аналитической химии.

Исследован процесс формирования термостабильных и нерастворимых

композитов на основе N,N'-бис(триэтоксисилилпропил)тиокарбамида и сопо-

лимеров винилглицидилового эфира с винилхлоридом (ВЭГ-ВХ). Гидролитиче-

ская поликонденсация N,N'-бис(триэтоксисилилпропил)-тиокарбамидав водно-

спиртовой щелочной среде протекает в результате параллельно и последова-

тельно протекающих реакций гидролиза и поликонденсации по схеме:

143

Si

OEt

OEt

OEt

OEt

EtO CH2( ) NH C

S

NH CH2( )3 3

Si OEtH2O

C2H5OH

Si CH2( ) NH C

S

NH CH2( )3 3

Si O

OO

O

OO

n

Щелочной гидролиз N,N

'-бис(триэтоксисилилпропил)тиокарбамида в со-

четании с сополимерами на основе ВЭГ-ВХ в течение нескольких часов приво-

дит к образованию с высоким выходом твердых продуктов – термически устой-

чивых гибридных взаимопроникающих сополимеров, нерастворимых в кисло-

тах и органических растворителях. Это порошкообразные продукты кремового

цвета, сформированные из атомов Si, N, C, О, и H.

Продукты гелеобразования обладают высокой термической стабильно-

стью (температуры разложения достигают 300 0С) и развитой удельной поверх-

ностью.

Выявлено, что состав образующихся композитов существенно зависит от

скорости процесса гидролиза N,N'-бис(триэтоксисилилпропил)тиокарбамида,

обусловленного рН среды. Скорость щелочного гидролиза значительно возрас-

тает с увеличением рН среды.

Состав и строение полученных композитов подтвержден данными эле-

ментного анализа и ИК спектроскопии.

Разработанные методы получения композитов основаны на использова-

нии товарных продуктов, отличаются высокой технологичностью и простотой

аппаратурного решения.

Предлагаемые гибридные композиты могут найти применение в качестве

полимерных электролитов, адсорбентов наночастиц, нанокатализаторов, ионо-

проводящих материалов и др.


1. Пожидаев Ю.Н., Шаглаева Н.С., Лебедева О.В., Бочкарева С.С., Саф-

ронов А.П., Воронков М.Г. Сополимеры на основе продуктов гидролиза тетра-

этоксисилана с поли-N-винилазолами и поливинилпиридинами // Журнал при-

кладной 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 тет-

раэтоксисилана и азотистых полиоснований // Журнал физической химии.

2007. Т. 81, № 3. С. 406-409.

СЕКЦИЯ 5

144

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОГО

ПРОИЗВОДСТВА И УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ

ГАЗОСОДЕРЖАНИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

СЛАБОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

Сипкина Е.И, Абрамушкина Д.Ю.


кафедра «Химии и пищевой технологии им. Тутуриной»


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 объ-

ем в 2010 году составил 35 миллиардов литров. Второй по размеру рынок ми-

неральной 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 сред-

негодовой прирост рынка воды показывает Китай, Юго-Восточная Азия и Юж-

ная Америка. Сибирский регион богат различными по своему химическому со-

ставу и лечебным свойствам минеральными водами. Газосодержание исследуе-

мых минеральных вод Восточной Сибири определяли по ГОСТу манометриче-

ским [1] и титримерическим [2] методами. В качестве объекта исследования

использовали минеральные воды Восточной Сибири: Иркутскую, Куку курорт-

ную, Куку-7, Мальтинскую, вода Ессентуки - 4 была взята для сравнения. Ре-

зультаты манометрического метода анализа представлены в табл. 1.

Таблица 1 - Результаты манометрического метода анализа

Минеральная

вода

Объем

газового

пространства,

см3

Коэффициент

А для бутылок

вместимостью

0,5 дм3

Показания

манометра,

кПа

Массовая

доля диоксида

углерода, %

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 природ-

ных вод широко используется в программах наблюдений за состоянием водной

среды и для оценки минерализации вод. Удельная электропроводность воды

служит удобным суммарным индикаторным показателем антропогенного воз-

145

действия на окружающую среду. В работе определена удельная электрическая

проводимость исследуемой минеральной воды (табл. 2).

Таблица 2 - Зависимость электропроводности от времени

t, мин

Аршан Кука Иркутская Ессентуки 4

χ ·103 , См/cм χ ·10

3 , См/cм χ ·10

3 , См/cм χ ·10

3 , 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 биологиче-

ских процессов, происходящих в природных водах. В ходе экспериментов кон-

тролировали 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 выделяет-

ся из воды, концентрация СО2 при этом уменьшается, и концентрация ионов

водорода тоже уменьшается, со смещением состава воды в сторону нейтраль-

ных значений.

Полученные экспериментальные сведения представляются полезными

для оценки лечебного качества минеральных вод и понятия механизмов их воз-

действия на организм человека.


1. ГОСТ 23268.2-91. Воды минеральные питьевые, лечебные, лечебно-

столовые и природные столовые. Методы определения двуокиси углерода // М.:

Изд-во стандартов, 1991. 11 с.

2. ГОСТ 23268.3-78. Воды минеральные питьевые, лечебные, лечебно-

столовые и природные столовые. Методы определения гидрокарбонат ионов //

Государственный контроль качества минеральной воды и напитков: М.: Изд-во

стандартов, 2003. 5 с.

146

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 топливно-

энергетическом комплексе, нефтяной, химической, металлургической и пище-

вой отраслях промышленности. Основными загрязнителями сточных вод явля-

ются ионы тяжелых металлов (меди, железа, молибдена, цинка, никеля и др.).

Следовательно, необходимы природоохранные мероприятия, позволяющие

снизить содержание тяжелых металлов в сточных водах до санитарно-

гигиенических норм.

Использование фильтрующих материалов играет значительную роль для

очистки сточных вод от загрязнения и извлечения ценных компонентов. В ка-

честве фильтрующих материалов используют углеродные сорбенты (УС), при-

родные 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 тя-

желые отходы нефти. УС используются для извлечения ионов тяжелых цвет-

ных металлов из производственных растворов металлургической промышлен-

ности.

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. Опыт-

ным путем определено, что максимальная емкость сорбентов по ионам метал-

лов 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 фак-

тором, определяющим экономичность производственного процесса, является

время сорбции. Оптимальное время сорбции для ионов Fe2+

, Fe3+

и Mo6+

со-

ставляет 2 часа, для ионов Cu2+

- 1 час.

147

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).

Расчетные значения предельной емкости монослоя и констант сорбцион-

ного равновесия для сорбента АББ приведены в таб. 1.

Таблица 1- Постоянные уравнения Лэнгмюра

сорбент константы Cu2+

Fe2+

Fe3+

Mo6+

АББ

А m*103,

моль/г

3,30 2,33 2,74 0,94

Кл* 10-3

1,26 1,88 0,77 -43,75

А m – предельная сорбционная емкость монослоя; Кл – константа сорбци-

онного равновесия.

В области малых концентраций изотерм сорбции удовлетворительно опи-

сываются 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 активно-

сти сорбента по отношению к разным металлам. В соответствии с константами

148

Фрейндлиха сорбционный ряд активности выглядит следующим образом: Fe2+

> Cu

2+ > Fe

3+ >Mo

6+.

С увеличением емкости заполнения поверхности сорбента теплота сорб-

ции меняется несущественно, что говорит об энергетической неоднородности

поверхности УС. Вначале заполняются участки, имеющие большой сорбцион-

ный потенциал, поэтому первые порции сорбата поглощаются прочнее.

Для описания диффузионных процессов используют уравнения законов

Фика. В данной работе в качестве основной кинетической зависимости получа-

ли кинетическую кривую, т. е. изменение величины адсорбции от времени. На

рис. 3 показаны кинетические кривые Fe2+

на углеродном сорбенте АББ.

Чем выше энергия активации, тем в большей степени изменяется ско-

рость адсорбции при изменении температуры. Из графической зависимости

lgK=f(1/Т) определяли энергию активации Еа = 2,303 R*tgα .Рассчитанные зна-

чения 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*10

3,с

-1

АББ Cu2+

0,014 0,570 8,058 0,115

Fe2+

0,11 1,705 5,915 0,288

Fe3+

0,06 2,078 6,698 0,247

Mo6+

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 адсорб-

ции 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 пер-

149

спективность использования данного сорбента для извлечения ионов тяжелых

металлов из сточных вод.


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. Ир-

кутск, 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, [email protected]

Пыли, образующиеся в процессах пирометаллургической переработки

различного сырья на предприятиях медной отрасли цветной металлургии, яв-

ляются сложными многокомпонентными продуктами. Содержание и состав

пылей определяется типом обрабатываемого сырья и параметрами процессов.

Особый интерес представляют тонкие пыли, образующиеся при перера-

ботке полиметаллических материалов в автогенных плавильных агрегатах. В

них содержатся значительные количества меди, цинка, свинца, железа и мышь-

яка. Особенностями их являются сложный химический и фазовый состав. При-

менение пирометаллургических схем не целесообразно ввиду их существенных

недостатков: невысокое качество получаемых продуктов, необходимость очи-

стки и обезвреживания газов. Продукты, получаемые при переработке техно-

генных отходов в пирометаллургических агрегатах требуют дополнительной

доработки.

Комплексная переработка пыли предполагает использование самостоя-

тельной технологии, в частности, гидрометаллургической. В качестве раство-

рителей используют растворы кислот, щелочей, солей, а также органические

растворители. Использование кислот связано с дополнительным расходом реа-

гентов для селективного выделения металлов из растворов. Кроме этого, необ-

ходимо создание специального кислотостойкого оборудования, часто рабо-

тающего при повышенных температурах. При использовании щелочных рас-

творителей 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 даль-

нейшего их разделения. Органические растворители характеризуются большой

емкостью по металлам, а также возможностью их регенерации и возвращением

150

на стадию выщелачивания. Кроме того, они не требуют применения специаль-

ных 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 причи-

нам; утилизация техногенных образований медеплавильного производства пре-

дотвращает потенциальный ущерб природе и здоровью людей и повышает

комплексность использования рудного сырья.

На кафедре МТЦМ Уральского федерального университета разрабатыва-

ется схема по переработке тонких пылей медеплавильных предприятий с при-

менением фосфорсодержащего комплексообразователя – оксиэтилидендифос-

фоновой 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 же-

леза. Для селективного разделения свинца от других металлов-примесей, пони-

жаем рН среды до значений 8,5 – 9. Ввиду малой растворимости свинцовофос-

фонатной соли в растворе комплексообразователя она выпадает в осадок. Далее

полученный осадок отделяем от раствора фильтрованием, а затем заново рас-

творяем. Полученный свинцовый раствор подвергаем процессу электроэкс-

тракции, а отработанный электролит направляем на первую стадию выщелачи-

вания тонкой пыли.

Кек после первой стадии выщелачивания, подвергаем повторному выще-

лачиванию раствором того же комплексообразователя в кислой среде при рН

около 1. При этом в раствор практически полностью переходят остальные ме-

таллы. Полученный раствор направляем на разделение и выделение металлов в

товарные продукты.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И СОРБЦИОННЫХ ХА-

РАКТЕРИСТИК СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ БУРЫХ УГЛЕЙ

Домрачева В.А., Трусова В.В., Диянова Л.В., Неудачина Н.И.

ФГБОУ ВПО НИ Иркутский Государственный Технический Университет, ка-

федра Обогащения полезных ископаемых 664074 г. Иркутск, ул. Лермонтова,

83, [email protected]

Углеродные сорбенты находят все возрастающее применение в различ-

ных технологических процессах. Углеродные сорбенты – это углесодержащие

материалы, получаемые на основе природного или полимерного сырья, харак-

теризующиеся разветвленной пористой структурой и поглотительной способ-

ностью по широкому спектру веществ, извлекаемых из газовых и жидких сред.

Углеродные сорбенты могут быть получены из разнообразного углеродсодер-

жащего сырья – древесины, антрацита, каменного и бурого угля, торфа и отхо-

дов их переработки, а также из лигнина, сельскохозяйственных отходов и т.д.

151

На основе бурых углей возможно получение широкого ассортимента

сорбционных материалов: порошковых, дробленных и гранулированных сор-

бентов. Применение в качестве сорбентов активных углей, полученных на ос-

нове ископаемых углей, представляет большую ценность и практическую зна-

чимость для региона Восточной Сибири, т.к. на ее территории находятся боль-

шие 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 це-

лях. 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 мети-

леновому голубому, сорбционной емкостью по йоду и др. Определение основ-

ных физико-химических и сорбционных характеристик полученных образцов

проводили по известным методикам [2,3,4,5]. В ходе исследований были полу-

чены следующие характеристики углей (таблица 1).

Карбонизация – это термическая деструкция исходного материала с це-

лью создания первичной пористой структуры и прочностных свойств продукта,

подлежащего последующей активации. Основная особенность химических ре-

акций термической деструкции углей – сочетание в них необратимых процес-

сов разложения и синтеза, т.е. распада и уплотнения (конденсации) веществ ор-

ганической массы угля с образованием новых продуктов. Продукт карбониза-

ции 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

Образец

Насыпная

плотность,

г/дм3

Суммарная по-

ристость по во-

допоглощению,

см3/г

Активность

По

йоду,

%

По метилено-

вому голубо-

му,

мг/г

Исходный уголь 810 0,35 12,8 10,3

Карбонизированны

й уголь 780 0,40 14,4 11,4

Активированный

уголь 660 0,52 43,7 11,6

Задачу получения структуры сорбирующих пор решают в процессе акти-

вации карбонизированного материала. Основная цель процесса активации -

развитие структуры пор во всем объеме активируемой частицы [6]. При актива-

152

ции происходит изменение параметров пористой структуры угля: увеличивают-

ся имеющиеся поры, образуются новые поры, происходит слияние нескольких

пор в одну, изменяется их поверхность и сорбционный объем (суммарная по-

ристость 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 нефтепро-

дуктов в статических условиях из модельных растворов. Максимальная сорб-

ционная емкость активного угля по отношению к растворенным нефтепродук-

там (дизельному топливу) составляет 13,8 мг/г при концентрации нефтепродук-

тов в модельном растворе 7,01 мг/л.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод о возможности ис-

пользования полученных активных углей для доочистки производственных

стоков от нефтепродуктов.


1. Исследование сорбции растворенных и эмульгированных нефтепро-

дуктов в статических условиях / Домрачева В.А., Трусова В.В. // Вестник Ир-

кутского 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 объе-

ма 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 порошкооб-

разный. 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


каф. ОПИиИЭ, [email protected]

Крайне опасны отходы горно-перерабатывающей промышленности, со-

держащие тяжѐлые металлы и мышьяк, которые могут очень долгое время ос-

таваться 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, Ир-

кутской области, представленные арсенопиритными огарками и развалинами


153

строений общим объѐмом около 140000 т с валовым содержанием в них

мышьяка 1600 тонн [1].

В рамках областной государственной целевой программы «Защита окру-

жающей среды в Иркутской области» на 2006–2015г.г., Национальный иссле-

довательский Иркутский государственный технический университет с 2002 г.

ведѐт постоянный мониторинг объектов окружающей среды района, подвер-

женного антропогенному воздействию отходов бывшего АМЗ.

На основании полученных многолетних данных выявлена динамика рас-

сеяния мышьяка и тяжѐлых металлов в поверхностном слое почвы в границах

контура промышленной площадки АМЗ (рис.) общей площадью 14 га. Уста-

новлено, что с 2002 по 2011 г.г. концентрация мышьяка и тяжѐлых металлов в

почве промышленной площадки АМЗ увеличилась на: мышьяка - 2.1%, свинца

- 1.2%, сурьмы - 3.6%, цинка - 1.8%, меди - 2.4%.

Рис. Динамика рассеяния мышьяка в поверхностном слое почвы про-

мышленной площадки АМЗ в период с 2002 по 2011г.г. и уравнение корреля-

ции

Установленный прирост концентраций говорит о протекании процессов

аккумуляции мышьяка и тяжелых металлов в верхних слоях почвенного покро-

ва промышленной площадки АМЗ. Динамика накопления изучаемых элементов

в поверхностном слое почвы, в границах контура отвала АМЗ, может быть опи-

сана уравнениями корреляции: для мышьяка - y = -2.642x2 + 26.95x + 2250, ме-

ди - y = -2.285x2 + 30.51x + 6659, сурьмы - y = -0.521x

2 + 4.838x + 304.8, свинца -

y = -2.357x2 + 20.24x + 1806, цинка - y = -2x

2 + 18.2x + 978.4, где x – время, год

(по последней цифре); y – концентрация мышьяка в почве, мг/кг. Рассчитанные

коэффициенты детерминации приведѐнных уравнений изменяются в пределах

0,92 – 0,98, что говорит о хорошей сходимости экспериментальных и рассчи-

танных данных.

Рассчитанные коэффициенты корреляции, между изучаемыми химиче-

скими элементами, представленные в (табл.) позволяют выделить 2 специфи-

ческих источника загрязнения с характерным сочетанием химических элемен-

тов - отвалы, развалины АМЗ (As – Sb, Cd – Zn, Cd – Pb) и посторонние зо-

154

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 Cd Sb Zn Cu Pb

As 1

Cd 0,08 1

Sb 0,92 -0,14 1

Zn 0,08 0,66 0 1

Cu -0,04 0,27 -0,02 0,36 1

Pb 0,05 0,68 0,13 0,7 0,03 1

Таким образом, в случае продолжающегося загрязнения почвы мышья-

ком его расчѐтная концентрация к 2020 г. может достигнуть критической, и

спровоцировать спонтанный прорыв через затворный глиняный слой промыш-

ленной площадки АМЗ, и далее с подземными водами в р. Ангара с непоправи-

мой экологической катастрофой всего природного комплекса Братского водо-

хранилища.


1. Рекуперативная технология обезвреживания отвалов пирометаллурги-

ческого производства (статья)/ Экология и промышленность России// Богда-

нов 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 МЕТО-

ДОМ ПРОКАТКИ НА РОТОРНЫХ ПРЕССАХ

к.т.н., доц. Д.А. Макаренков, к.т.н., доц. В.И. Назаров

ФГУП «ИРЕА», Московский Государственный Университет инженерной Эко-

логии, Россия, e-mail: [email protected]

Показано, что наиболее перспективным источником энергоресурсов яв-

ляются 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 мат-

рицей [2]. Преимуществом ТГ является возобновляемость исходного сырья,

высокие энергоконцентрации и насыпная плотность, транспортабельность, эко-

логичность и низкие энергозатраты при производстве. Теплотворная способ-

ность 1т ТГ составляет 5000 ккал/кг, заменяя 500 л дизельного топлива.


155

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 про-

дукт низкотемпературного пиролиза отходов автомобильных покрышек (пиро-

карбон).

Проведенные исследования показали повышение теплотворной способ-

ности композиции и интенсификацию процесса горения ТГ из древесных опи-

лок и пирокарбона.

Проведены исследования процесса получения ТГ в каналах переменного

сечения матрицы гранулятора. Установлено, что использование каналов перемен-

ного сечения, нагрев формующей матрицы позволяют изменить реологические свой-

ства перерабатываемых веществ – сделать их более пластичными и тем самым сни-

зить энергозатраты процесса гранулирования в целом. Изменение реологических

свойств, определяли по таким параметрам, как пластическая прочность, коэффициен-

ты 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 прочно-

сти 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].


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 конструирова-

ние 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 дре-

весных топливных гранул методом прокатки на роторных прессах / Булатов,

И.А. Назаров, В.И // Инженерные и технологические исследования для устой-

чивого 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 расти-

тельных отходов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2009. №2. С.

35 – 39.

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ ОБРАЗЦОВ

СОСТАВА СВАРОЧНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ

Кузнецова О.В., Слупский А.Э.


университет, кафедра химии и пищевой технологии,

664074, г.Иркутск, ул. Лермонтова, 83, [email protected]

http://www.msuie.ru/unesco.forum/dokl/13.doc


156

Процессы сварки, наплавки и резки металлов являются источниками об-

разования опасных и вредных факторов, способных оказывать неблагоприятное

воздействие на работников и окружающую среду. К опасным и вредным произ-

водственным факторам относятся: твердые и газообразные токсические веще-

ства в составе сварочного аэрозоля, интенсивное излучение сварочной дуги в

оптическом диапазоне, интенсивное тепловое (инфракрасное) излучение свари-

ваемых изделий и сварочной ванны, искры, брызги и выбросы расплавленного

металла и шлака, электромагнитные поля, ультразвук, шум, статическая на-

грузка и т.д.

В силу своих мельчайших размеров (< 1 мкм) особый вред здоровью на-

носит твердая составляющая сварочного аэрозоля (ТССА), которая беспрепят-

ственно 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 легиро-

ванных 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 необра-

тимы. Другие элементы сварочного аэрозоля, обладая сильным раздражающим

действием, способны вызвать хронический бронхит. В последние годы уста-

новлено, что многие компоненты сварочного аэрозоля, не вызывая специфиче-

ских 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 состав-

ляющей сварочного аэрозоля в виде оксидов, фторидов, силикатов и соедине-

ний 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: перхлор-

виниловые или ацетилцеллюлозные. Тип фильтра, применяемого для концен-

трирования компонентов ТССА, определяется ходом последующего химиче-

ского анализа.

Для анализа сварочных аэрозолей чаще применяют атомно-

абсорбционный; атомно-эмиссионный; рентгенофлуоресцентный; фотометри-

ческий и электрохимический методы анализа. В отечественной аналитической

практике рекомендуются методики анализа, основанные на использовании ме-

тодов атомной абсорбции, фотометрии, а также полярографии [1]. Для стандар-

157

тизированных методик атомно-абсорбционного анализа погрешность опреде-

ления элементов не должна превышать (% отн.) ± 20; для методик фотометри-

ческого анализа от ± 10 до ± 25 в зависимости от элемента; для полярографиче-

ских 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 рентгеноф-

луоресцентного анализа. Но его редкое использование для определения тяже-

лых металлов в ТССА, собранных на фильтр, и отсутствие среди стандартизи-

рованных 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 фа-

зового и химического составов сварочных аэрозолей, которые зависят от усло-

вий ведения сварочных работ.

Выполнена серия экспериментов по разработке синтетических СО соста-

ва твердой фазы сварочных аэрозолей. В основу положена технология получе-

ния СО атмосферных аэрозолей [2] в виде полимерных пленок, в которых носи-

телями определяемых компонентов служат тонко измельченные порошки. Про-

ведены исследования по выбору полимера и носителя аэрозольных частиц, най-

дены оптимальные условия изготовления синтетических образцов. Выбраны

оптимальные условия получения пленочных образцов, установлено, что по-

грешность их изготовления характеризуется коэффициентом вариации, равным

4,4-6,4 % в зависимости от определяемого элемента.


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, [email protected]

** Иркутский государственный университет, г. Иркутск, ул. К.Маркса, 1

Особую группу загрязнителей атмосферы составляют твердые аэрозоль-

ные частицы, содержащие тяжелые металлы, канцерогенность и токсичность

которых зависят от степени окисления элемента и формы его химического со-


158

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 водораствори-

мые 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 разло-

жения материала проб: атомно-абсорбционный, атомно-эмиссионный, атомно-

эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой; масс-спектрометрию с индук-

тивно-связанной плазмой, фотометрический, электрохимический; и недеструк-

тивные методы: рентгенофлуоресцентный; нейтронно-активационный. Соглас-

но отечественному нормативному документу [1] для контроля содержания ме-

таллов в атмосфере городов в основном рекомендуются методики (~ 80 %), ос-

нованные на фотометрическом методе.

Правильность результатов, полученных с помощью недеструктивных ме-

тодик, в основном, оценивают сопоставлением с данными, найденными други-

ми методами. Для этого экспонированный фильтр делят на части, каждую неза-

висимо 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 ана-

лиза с помощью используемых методик может вносить неоднородность рас-

пределения контролируемых компонентов по фильтру. При использовании де-

структивных методик анализа правильность обычно контролируют методом

«введено-найдено». С этой целью аликвоту раствора с известным содержанием

определяемых компонентов наносят на чистый аспирационный фильтр и под-

готавливают материал к анализу в соответствии с методикой. Однако такой ме-

тод не позволяет выделить погрешности, связанные с этапом разложения твер-

дых 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 пока-

зало, что при определении Mn различие в данных РФА и ФМА носит случай-

ный характер, для Pb в некоторых случаях результаты ФМА ниже по сравне-

нию с РФА, Cr(VI) методикой ФМА не обнаружен даже при содержании эле-

мента до 30 мкг (согласно данным РФА).

Причины наблюдаемых расхождений устанавливали с помощью синтети-

ческих стандартных образцов состава аэрозолей, собранных на фильтр. Иссле-

дуемые элементы были представлены в виде соединений MnО2, Mn2О3, PbCrO4,

PbSO4, K2Cr2O7.

С использованием аппарата математического планирования количествен-

но оценено влияние вида химического соединения определяемого элемента,

массы аэрозоля на фильтре и условий подготовки проб к анализу на результаты

159

РФА и ФМА. Интерпретация коэффициентов моделей процессов анализа аэро-

золей 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) преиму-

щественно влияет вид их химического соединения; вариация массы аэрозоль-

ных частиц на степень извлечения компонентов из фильтра влияет незначи-

тельно.

Таким образом, данные рентгенофлуоресцентного определения металлов

в пробах аэрозолей, являются более надежным источником информации о со-

стоянии атмосферного воздуха.


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 УС-

ТАНОВКИ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЕЕ ТЕХНИКО-

ЭКОНОМИЧЕСКИХ 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

[email protected]

Установки ЭЛОУ-АВТ – одни из основных установок в нефтепереработ-

ке. Основная задача данных установок – более полное извлечение светлых неф-

тепродуктов относительно потенциала поступающей нефти. За потенциал свет-

лых в нефти принимается суммарное содержание фракций выкипающих в ин-

тервале температур от 28 до 360°С. [1] Одна из таких установок ЭЛОУ-АВТ-6

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, сер-

160

нистый газ, сероводород, окись углерода, фенол, окислы азота и т.д. Причиной

выделения в атмосферу вредных веществ является несовершенство технологи-

ческого процесса, недостаточно высокий технический уровень оборудования,

нарушения режима эксплуатации. Так, вредные вещества могут выделяться че-

рез неплотности в насосно-компрессорном оборудовании и арматуре, из откры-

тых 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 (колон-

на 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 на-

садка и тарелки. [4] Мы предлагаем заменить имеющиеся контактные устрой-

ства на более современные клапанно-поплавковые тарелки и регулярную на-

садку разработанные немецкой фирмой «Glitch», которые имеют более высо-

кую эффективность и более низкое гидравлическое сопротивление.

Использование современных тарелок позволит увеличить четкость рек-

тификации, 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 эффек-

тивность работы установки. А уменьшение сжигание топлива в печах улучшает

экологическую обстановку, так как трубчатые печи – основной источник попа-

дания в атмосферу двуокиси углерода, оксидов серы и азота.

Замена насадки в вакуумном блоке приведет к значительному увеличе-

нию его эффективности. Так как регулярная насадка фирмы «Glitch» имеет

меньшее гидравлическое сопротивление, то можно будет создавать и удержи-

вать 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 пу-

тем сжигания его в трубчатой печи. [5]

Предложенная нами реконструкция, основанная на новейших исследова-

ниях, позволяет улучшить технико-экономические показатели работы АВТ,

снизить потребление греющего пара и топлива, повысить глубину ректифика-

ции, и сократить величину вредных выбросов в атмосферу.


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 неф-

ти 1987 г – 352 с.

161

3. Волковинский, В. В. «О системе обязательной сертификации по эколо-

гическим требованиям» / В. В. Волковинский, Ю. М. Дедков, К. И. Машко-

вич // 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


каф. ОПИиИЭ

Вклад лесоперерабатывающей промышленности в суммарный выброс от

стационарных источников составляет 6,3%. Данные предприятия являются ис-

точниками выбросов значительных количеств дурнопахнущих загрязняющих

веществ, таких как: сероводород, метилмеркаптан, диметилсульфид, диметил-

дисульфид, формальдегид, диоксины, хлор, скипидар и пр.

Данных по общему количеству накопленных твердых отходов от пред-

приятий отрасли Байкальского региона к настоящему времени в литературных

источниках нет. Основную массу отходов, не утилизируемых в настоящее вре-

мя, составляют осадки шлам-лигнина, образующиеся при биологической и фи-

зико-химической очистке сточных вод предприятий и складируемые в картах-

шламонакопителях. На предприятиях Байкальского региона, расположенных в

районах прибрежной зоны озера Байкал, Братского и Усть-Илимского водохра-

нилищ, складировано более 30 млн. м3 осадка – многотоннажного экологиче-

ского балласта, наносящего огромный ущерб окружающей среде региона.

Первой причиной накопления такого огромного количества промышлен-

ных отходов, является низкая степень использования ресурсов вследствие несо-

вершенства технологий и недоизвлечения всего заложенного в ресурсе потен-

циала. Большой негативный вклад в это вносит и уровень техники, в особенно-

сти 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 от-

сутствия технологий их разумной переработки до последнего времени пред-

ставляют многотонный экологический балласт.

В связи с высокой сейсмичностью района, особенностями режима приро-

допользования в Центральной экологической зоне БПТ, определяемого необхо-

димостью сохранения его уникальной экосистемы, остро стоит задача рекуль-

тивации земель, занятых шламонакопителями и выбор оптимального пути

осуществления этого проекта.

162

В мировой литературе практически отсутствуют данные о рекультивации

площадей, занятых отходами, подобными шлам-лигнину. Это объясняется ог-

раниченным применением физико-химической очистки на предприятиях, про-

изводящих целлюлозу, а также трудностями расшифровки взаимодействия ве-

ществ в ходе физических, химических и биологических процессов, протекаю-

щих 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 гид-

рофильности, преимущественно представленной связанной водой, а также тру-

доѐмким и сложным технологическим процессом его переработки. Предлагае-

мые варианты рекуперации осадка такие, как электроосмос, обработка солями

железа, вымораживание, транспирация или их простое захоронение к настоя-

щему 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 определѐнной техноло-

гической переработке представляют собой ценное промышленное сырье.

Основная идея переработки осадка КШН заключается в получении в ко-

нечном виде товарного продукта с использованием при этом частично модер-

низированного 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 – коа-

гуляционным свойствам и может быть использована в качестве сорбента для

извлечения из сточных вод широкого спектра загрязнений, при этом в некото-

рых 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 про-

блему 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 получе-

нием 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, наполни-

теля для стройматериалов.

Высвободившиеся от осадка карты после их специальной зачистки и об-

работки можно использовать как искусственные бассейны для разведения мо-

лоди рыб ценных пород, что также принесет существенную экономическую

прибыль и пополнит биоресурс водоемов региона. Экологический эффект толь-

163

ко от рекультивации земель, занятых картами-шламонакопителями составит

278,428 млн.руб.


1. Развитие научных и практических основ технологий комплексной пе-

реработки осадков карт-шламонакопителей (монография) / Богданов А.В., Фе-

дотов 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, [email protected]

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% мине-

ральных примесей самого различного происхождения, например, пыли. Поэто-

му и методы его переработки и направления утилизации совершенно отличны

от методов переработки других древесных отходов.

Технический лигнин представляет собой сложной многофазный и поли-

дисперсный твердый материал, в состав которого кроме лигнина входят труд-

ногидролизуемые полисахариды, смолы, гуминовые вещества, влага. Наиболее

интересным компонентом этой смеси является сам лигнин – природный поли-

мер, обладающий сложной структурой, содержащей ароматические циклы. Его

переработка может проводиться в трех направлениях: 1) использование лигни-

на после механической и тепловой обработки в натуральном виде; 2) термиче-

ская обработка (сжигание); 3) химическое модифицирование. [1]

На качество асфальтового бетона в процессе службы покрытия в значи-

тельной степени оказывает влияние наиболее дисперсный компонент — мине-

ральный порошок (наполнитель). В смеси с битумом он образует асфальтовя-

жущее вещество — основу асфальтового бетона.

В отличие от инертного известнякового минерального порошка лигнин — ак-

тивный наполнитель, который положительно влияет на структуру и свойства

битума в асфальтовяжущем веществе, обеспечивает его высокие физико-

механические и деформативные свойства при отрицательных температурах. [2]

ТГЛ предварительно отгрохоченный до определенного размера, на суще-

ствующем технологическом оборудовании активации минерального порошка


164

просушивается и измельчается до необходимых размеров минерального по-

рошка. При этом, для частичного снижения кислотности, в процессе просуши-

вания и измельчения ТГЛ возможна совместная подача известнякового камен-

ного материала. Далее, приготовление асфальтобетонной смеси на АБЗ с при-

менением 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, сдвиго-

устойчивость. 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 Зи-

минском районе, Тулунском и Тайшетском районах Иркутской области.

3. Повысить качество дорожных покрытий Иркутской области, которое бу-

дет удовлетворять условиям первой жесткой климатической зоны;

4. Производить недорогие и высококачественные композиционные, строи-

тельные материалы (асфальтобетон, покровный битум, битумный лак, цемент,

кирпич, буровые растворы, битумные эмульсии), используя в качестве наполни-

теля высокореакционную лигномуку;

5. Расширить сырьевую базу углеродсодержащих материалов;

6. Рационально использовать существующий кадровый потенциал дорож-

ных предприятий Иркутской области;

7. Улучшить социальную обстановку в этих регионах, путем создания новых

рабочих мест.


1. Никитин В.М., Оболенская А.В., Щеголѐв 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, Ир-

ГТУ, 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.

165

Кафедра ООД, [email protected]

Важнейшей составной частью управления экологической безопасностью

промышленных производств является совершенствование методов инженерной

защиты и предупреждения загрязнения окружающей среды, на основе исследо-

вания распределения компонентов выбросов в атмосферных выпадениях. В ря-

ду основных экологических проблем, связанных с выбросами стоит проблема

нарушения химического состава атмосферных выпадений и последующего за-

грязнения 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 явля-

ется особенно актуально для Байкальского региона. Байкальский регион нахо-

дится 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 ме-

таллургические 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 электроли-

тическому производству первичного алюминия и предприятия лесохимическо-

го 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 бо-

лее14). Одной из главных экологических проблем этих городов является за-

грязнение атмосферы и других объектов окружающей среды соединениями

фтора, в районе влияния которых сформировались зоны деградации и угнете-

ния 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 компо-

нентов выбросов в атмосферных выпадениях. Известны данные о содержании

и распределении основных кислотообразующих компонентов выбросов в ат-

мосферных 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 окру-

жающей среды, указано, что необходимо совершенствовать нормирование не-

гативного воздействия на окружающую среду, создать выгодные бизнесу усло-

166

вия для перехода на НДТ, усиливать ответственность за экологические право-

нарушения и т.д. В этих условиях предприятию становится выгодным распола-

гать собственной достоверной объективной информацией о распределении и

накопленном количестве загрязняющих веществ в объектах окружающей сре-

ды учетом состояния технологии. В настоящее время практически отсутствуют

сведения о количественных связях между факторами технологических процес-

сов и распределением фтора и других компонентов выбросов в объектах окру-

жающей среды, необходимые для управления экологической безопасностью

как действующих так и строящихся предприятий по электрохимическому про-

изводству алюминия в Байкальском регионе в п.Таежный Богучанского района

и в г. Тайшет .

Таким образом, актуальным является исследование в области экологиче-

ской безопасности промышленных производств, основанное на изучении ко-

личественных 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. Воз-

можное положительное влияние фторидов, поступающих с атмосферными вы-

падениями на территорию биогеохимических провинций Прибайкалья с дефи-

цитом фтора в поверхностных водах, требует дальнейшего обсуждения и эко-

лого-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


Кафедра Химической технологии 664074, г. Иркутск, ул.Лермонтова 83, Б-125

[email protected]

Грозненская комбинированная установка ГК-3 предназначена для пере-

работки обессоленной, обезвоженной нефти и нефтепродуктов, получаемых из

нефти с получением полуфабрикатов, сырья для других процессов, каталитиче-

ского крекинга вакуумного дистиллята, целью которого является получение

дополнительного количества светлых фракций. Данная установка является од-

ним из лидеров по выбросу вредных веществ в окружающую среду. Одна из та-

ких установок входит в состав 11 цеха НПЗ ОАО «АНХК» [1,2].

В целях охраны окружающей среды нами были предусмотрены следую-

щие мероприятия:


167

- для снижения промышленных выбросов оксидов серы на блоке катали-

тического крекинга в кипящий слой регенератора вводится катализатор ПС-17.

Первичная загрузка катализатора ПС-17 составляет 5-8% массовых на циркули-

рующей 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 образовани-

ем сероводорода и оксида металла. И далее по ―тракту‖ сероводород совместно

с продуктами реакции крекинга направляются для разделения в ректификаци-

онную колонну.

Катализатор, уловленный циклонами первой и второй ступени, ссыпается

в кипящий слой регенератора.

- в регенераторе установки КК ГК-3 в течении длительного времени экс-

плуатировались двенадцать групп двухступенчатых циклонов, которые не име-

ли защитного покрытия внутренней поверхности, вследствие чего наблюдался

сильный эрозионный износ входного патрубка и корпуса с образованием сквоз-

ных отверстий. К тому же из-за несовершенства схемы подвески циклонов на

их корпусе образовывались сквозные трещины.

Появление сквозных отверстий, особенно на циклонах II ступени, приво-

дило к значительному увеличению выноса катализатора из регенератора в про-

цессе эксплуатации установки.

В результате концентрация катализатора в дымовых газах на входе в вы-

носные 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 со-

временным требованиям и поэтому они были заменены на высокоэффективные

двухступенчатые циклоны, оснащенные эрозионностойкой футеровкой внут-

ренней 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 вы-

сокую эффективность пылеулавливания, достигающую в целом для двухсту-

пенчатой 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 посто-

янном возврате в регенератор уловленного выносными циклонами катализато-

ра. Этот очень мелкий катализатор целесообразно накапливать в бункере и пе-

риодически вывозить его в отвал. [1,4].

Внедрение высокоэффективных эрозионностойких циклонов существен-

но повышает эффективность и надежность работы системы пылеулавливания

регенератора установки КК ГК-3 ОАО "АНХК".

168

- 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.


1. Kovin A.S., Sitdikova A.V., Rakhimov M.N. CATALYTIC CRACK-

ING DEVELOPMENTAND ITS ROLE IN MODERN RUSSIAN REFINERY. Ufa

State Petroleum Technological University JSC ―Salavatnefteorgsintez‖ – 2009г.

2. Мановян А. К. «Технология первичной переработки нефти и при-

родного газа» Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд. - М.: Химия, 2001. - 568 с.

3. Покровский,С.С. «Новые зарубежные технологии нефтепереработ-

ки»/ 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.


кафедра «химии и пищевой технологии им. Тутуриной»


В настоящее время на большинстве предприятий в качестве основного

метода очистки стоков гальванических производств от ионов тяжелых метал-

лов, в том числе и никеля, используют реагентный метод. Суть метода, сводит-

ся к образованию гидроксидов или солей тяжелых металлов, которые затем

удаляют отстаиванием, фильтрацией или другими способами разделения твер-

дой и жидкой фаз. В качестве реагентов чаще всего используют щелочи (гид-

роксид натрия и калия), оксид и гидроксид кальция, карбонаты кальция, маг-

ния, натрия. Существенными недостатками, реагентного метода очистки явля-

ются: дополнительное загрязнение стоков за счет внесения в них катионов и

анионов реагентов; получение трудно обезвоживаемого и не утилизируемого


169

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. Ис-

следования в этом направлении успешно ведутся за рубежом [1-3] и в нашей

стране [4-6]. К основным преимуществам этого метода относится: использова-

ние на предприятиях замкнутой системы водоснабжения; компактность и про-

стота эксплуатации установки для осуществления процесса электрокоагуляции;

отсутствие потребности в реагентах; получение шлама с хорошими структурно-

механическими свойствами.

В нашей работе была исследована возможность применения электрокоа-

гуляционного метода очистки сточных вод от ионов никеля (II) с использовани-

ем алюминиевых анодов. Технические показатели и параметры работы уста-

новки, используемой для проведения процесса электрокоагуляции: объем уста-

новки - 100 см3, площадь алюминиевых электродов 8 см

2, напряжение на ячей-

ки 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 диме-

тилглиоксима.

Для установления оптимальных параметров электрокоагуляцинного спо-

соба водоочистки гальваностоков, в работе изучено влияние на процесс элек-

трокоагуляции: 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 элек-

трокоагуляционной очистки сточных вод от ионов никеля (II) составила 1,6

мА/см2.

Размеры коллоидных частиц никеля, образующихся в результате прове-

дения процесса электрокоагуляции, были определены с помощью турбидимет-

рического метода анализа и оказались равными 140-144 нм. В работе определе-

но 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 влия-

ние на полноту очистки. Были проведены опыты электрокоагуляционной очи-

стки 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 за-

170

сточных

вод

извлечения

ионов Ni

(II), мкг/мг

металла

Аl по

току η,

%

нагрузка

на ион

а, г/г

очистки

Э, %

траты электро-

энергии

р, Вт·с/cм3

Ni

310 40 3,2 77 0,9

Ni-Cu

70 90 14 71

Ni-Cu-

Zn

100 61 10 68

Эффективность электрокоагуляционной очистки сточных вод от ионов

никеля (II) составила 77%, удельные затраты электроэнергии 0,9 Вт·с/cм3.


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 досто-

инствами. Пастилой называют кондитерское изделие, приготовленное сбивани-

ем фруктового пюре с сахаром, пектином и яичным белком. Для закрепления

мелкопористой пенообразной структуры используют горячий агаро-

сахаропаточный сироп, который называют «клей». Такая пастила называется

клеевой. Если же взамен клея используют горячую фруктово-ягодную марме-

ладную массу, то пастилу называют заварной. Из полученной тем или иным

171

способом зажелированной пенообразной массы путем различных видов формо-

вания получают различные виды пастилы.

Цель работы - оптимальный режим выстойки пастилы в условиях лабора-

тории для дальнейшего использования в учебном процессе.

Производства заварной пастилы на предприятиях включает следующие

операции: подготовка сырья; приготовление яблочно-сахарной смеси; приго-

товление пектино-сахаропаточного сиропа; сбивание; формование; сушка; фа-

сование 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 табли-

це 1.

Таблица 1 - Физико-химические показатели пюре

Проанализировав каждый образ по физико-химическим показателям, ос-

тановились 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 со-

держит 15-17% сухих веществ. Соотношение сахара и пюре составляет 1:1.

Массовая доля влаги яблочно-сахарной смеси 41-43%. Для закрепления мелко-

пористой 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 миксе-

ром (частота вращения не менее 400 об./мин.), внося одновременно добавки,

сбивают до однородности. При сбивании масса насыщается воздухом, плот-

ность 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 последую-

щей резкой. Все пастельные массы формуют сразу после их изготовления. Это

связано с тем, что такие массы даже при непродолжительном хранении умень-

Наименование марки Физико-химические показатели

Массовая доля сухих

веществ, %

Кислотность, град

Бабушкино лукошко 2,702 9

Фрутто-няня 2,696 8,6

Сегbег 2,694 8,4

172

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 пас-

тилы тонкой кристаллической корочки. Сушку ведут так, чтобы влага удаля-

лась по возможности равномерно по всей толщине пастельного бруска. Сушку

нельзя форсировать, так как это может привести к образованию твердой короч-

ки при еще влажной середине и к деформации бруска. Далее обсыпают сахар-

ной 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 пер-

вом 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 СВ-

сушке мощностью 100 W продолжительность составила 40 минут. Объем изде-

лие теряет, сверху грубая корочка, прилипает ко дну. При мощности 200 W

процесс сушки занял 15 минут, но изделие с сильно сухой корочкой и трещи-

нами 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, со-

держание редуцирующих веществ -10,43%, что соответствует показателям

ГОСТ 6441-96.


1. Скобельская, З.Г. Технология сахарных кондитерских изде-

лий/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 да-

вать большие урожаи. В отличие от других растений, топинамбур обладает

способностью накапливать в клубнях большое количество инулина — природ-

ного полисахарида, который растворяется в воде. По литературным данным в

173

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 по-

лучения водных экстрактов из топинамбура и подбор условий гидролиза ину-

лина, содержащегося в этих экстрактах.

Исследования проводили на топинамбуре, выращенном в Иркутском ре-

гионе. Топинамбур экстрагировали водой (гидромодуль 1:20) изменяя продол-

жительность 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 образовани-

ем оксиметилфурфурола, образующего с растворами резорцина комплексное

соединение вишнево-красного цвета [ 2 ].Выбор оптимальных условий осуще-

ствлялся 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 со-

держания 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 фикси-

ровали увеличение содержания фруктозы. Результаты проведенного экспери-

мента представлены на рисунках 1,2,3. Анализируя данные приведенных диа-

грамм видно, что что наибольшее количество фруктозы (82 мг/100мл) образу-

ется при гидролизе 5 %-ой лимонной кислотой в течение 1 ч, при температуре

20 ˚С.

Рисунок 1 – Результаты накопления фруктозы в зависимости от про-

должительности гидролиза.

Рисунок 2 – Результаты накопления фруктозы в зависимости от концен-

трации лимонной кислоты.

174

Рисунок 3 – Результаты накопления фруктозы в в зависимости от тем-

пературы гидролиза.

Выводы

Подобраны оптимальные условия получения водного экстракта из

клубневой частей топинамбура.

Подобраны оптимальные условия гидролиза водных экстрактов топинам-

бура, используя в качестве катализатора лимонную кислоту.


1. Голубев В.Н. Топинамбур. Состав, свойства, способы переработки, об-

ласти применения.-М.: 1995.-79 с.

2. Гаделева Х.К., Зайнуллин Р.А., Кунакова Р.В., Фархиева И.Т., Савелье-

ва И.Г. Органическая химия. Углеводы. Учебное пособие. Уфа. 2008. 136 с.

ЛИХЕНИН КАК СТУДНЕОБРАЗОВАТЕЛЬ В

ПРОИЗВОДСТВЕ МАРМЕЛАДА

Марочкина О. С., Александрова И.Т.


ХМФ, кафедра Х и ПТ, e-mail: [email protected]

Одним из важнейших факторов, определяющих здоровье населения, яв-

ляется правильное питание, обеспечивающее нормальный рост и развитие че-

ловека, способствующее профилактике заболеваний, продлению жизни, повы-

шению работоспособности и создающее условия для адекватной адаптации лю-

дей к окружающей среде. У большинства населения России выявляются нару-

шения питания, обусловленные недостаточным потреблением витаминов, ми-

неральных веществ, жирных кислот, полноценных белков и нерациональным

их соотношением. Поэтому особенностью современного этапа развития пище-

вой 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.

Мармеладные изделия остаются продуктом питания сохранившими до-

вольно высокий среднемесячный уровень потребления и являются одними из


175

доступных продуктов питания, которые, по сравнению с другими кондитер-

скими изделиями, обладают более низкой энергетической и повышенной пище-

вой ценностями. Традиционно в качестве студнеобразователя используют пек-

тин или агар, которые являются довольно дорогостоящим сырьем.

Целью данной работы, являлось возможность использования лихенина

Цетрария исландская (Cetraria islandica) в качестве студнеобразователя в приго-

товлении мармелада.

Цетрария исландская, исландский мох,— многолетний листовидно-

кустистый лишайник высотой 10-15 см с многолопастным разветвленным зеле-

новато-бурым слоевищем, прикрепленным к почве или к коре деревьев, пней

с помощью ризоидов.

Слоевища цетрарии исландской содержат биологически активные веще-

ства различных групп: углеводы (70-80%) в виде лишайникового крахмала ли-

хенина (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, протоцетраро-

вую, фумаропротоцетраровую, паралихестериновую, усниновую. В 100 г про-

дукта 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 кисло-

тами вначале в целлобиозу, а затем в глюкозу (97%). Растворяется только в

горячей воде и оптически неактивен. [1]

O

CH2OH

H

H

O

H

OH

H

HO H HHO

H

H

OHH

O

CH2OH

HO

OO

CH2OH

H

H

OH

H

HH

H

H

OH

OO

CH2OH

HO

O

H H

OH OH

m n Бледный, почти белый, с зеленоватым оттенком, присутствуют тѐмно-

коричневые вкрапления и зелѐные крупинки лихенин получали согласно патен-

ту РФ RU 2129159 C1. Запах - болотный, травинистый свойственный лишайни-

ку.

Определения органолептических и физико-химических показателей про-

водились 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%.

На основе рецептуры мармелада «Желейно-фруктовый» был приготовлен

контрольный образец с использованием агара, а опытные - готовили с полной

176

заменой его на лихенин, которого брали по отношению к сахара-песку 2:1 и 3:1

соответственно. Все полученные изделия были оценены по основным органо-

лептическим и физико-химическим показателям с контролем на соответствие с

ГОСТ 6442-89. Оптимальная дозировка составила сахара и лихенина в соотно-

шении 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 оп-

ределено пробными варками.


1. Скобельская, З.Г. Технология сахарных кондитерских изделий/ Горяче-

ва, 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 перспек-

тивы 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. Куприна

1, Е.Ю. Шерстнева

1, Л.А. Остроухова

2

1Иркутский государственный технический университет, химико-

металлургический факультет, кафедра химии и пищевой технологии,

664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83, [email protected] 2Иркутский институт химии имени А.Е. Фаворского СО РАН,

664033, Иркутск, ул. Фаворского, 1

В современном мире все большее значение приобретают продукты пита-

ния функционального назначения, то есть продукты, обладающие не только

обычной пищевой ценностью, но и дополнительными лечебно-

профилактическими 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 кондитер-

ских изделий. Древесина лиственницы Сибирской и Гмелина содержит до 4,5 %

флавоноидов, которые представлены, в основном, ДКВ (более 80%). ДКВ явля-

ется антиоксидантом и отличается широким спектром биологической активно-

сти [1,2].

177

Целью данной работы является определение оптимального количества

вносимого ДКВ в производстве песочного печенья, сырцовых пряников и биск-

витного полуфабриката, а также измерение остаточного количества ДКВ в го-

товых изделиях.

При разработке рецептур функциональных мучных кондитерских изде-

лий норма внесения ДКВ в тесто к массе яичного желтка для бисквитного по-

луфабриката (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 А-

02» 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 тем-

пературу плавления 240-242°С и плавится с разложением.

Таблица 1 – Остаточное количество ДКВ от внесенного, %, методами

ФЭК и ВЭЖХ

Образец мучного

кондитерского изделия

Остаточное количество

ДКВ от вносимого, %

методом ФЭК

Остаточное количество

ДКВ от вносимого, %

методом ВЭЖХ

Сырцовые пряники 4,2-6,1 1,8-2,4

Песочное печенье 5,8-6,8 0,8-1,6

Бисквитный

полуфабрикат 1,3-1,9 0,2-0,23

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 прове-

денных нами исследованиях [5] можно рекомендовать вносить ДКВ в количе-

стве 0,3 % к массе жира при этом проявляется его антиоксидантное действие в

процессе хранения мучных кондитерских изделий.


1. Тюкавкина Н.А. Дигидрокверцетин - новая антиоксидантная и биоло-

гически активная пищевая добавка [Текст]/ Н.А. Тюкавкина, И.А. Руленко,

Ю.А Колесник // Вопросы питания. – 1997. – № 6. – с. 12-15.

178

2. Цыганова Т.Б Новая пищевая добавка для производства мучных изде-

лий [Текст]/ Т.Б. Цыганова, О.А. Ильина, А.Б. Чемакина // Хлебопечение Рос-

сии. – 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 ди-

гидрокверцетина [Текст]/ О.В. Куприна, Е.В. Карпова, Е.А. Татарникова, Л.А.

Остроухова// Перспективы развития технологии переработки углеводородных,

растительных и минеральных ресурсов, материалы Всероссийской научно-

практической 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.


кафедра Х и ПТ, e-mail: [email protected]; [email protected]

В настоящее время вопрос о выборе мясопродуктов чрезвычайно актуа-

лен для потребителей. Почти всем людям необходимо мясо в рационе питания,

чтобы поддерживать своѐ здоровье. В последнее время потребители часто за-

меняют мясо мясопродуктами для разнообразия, экономии времени и денег.

Но многие предприятия, производящие такие продукты, нарушают тех-

нологию приготовления, что влияет на безопасность продуктов, и, соответст-

венно, 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.

Одна из небезопасных добавок, нитрит натрия, придает мясу привлека-

тельный 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 отравле-



179

ния нитритом натрия колбасными изделиями возрастает. Нитрит натрия пре-

пятствует связыванию кислорода гемоглобином крови, а нитрозосоединения

(образующиеся в организме при взаимодействии нитрита натрия со вторичны-

ми 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 на-

трия с добавлением реактива Грисса [1], разработав вместо субъективного ор-

ганолептического метода сравнения цветных шкал объективный – фотоколо-

риметрический.

Экспериментальная часть. В химический стакан отвешиваем 5 г колбас-

ного фарша, приливаем 100 мл дистиллированной воды, смесь настаиваем 30

мин, перемешивая стеклянной палочкой через каждые 10 мин. После настаива-

ния из стакана берем 5 мл раствора в мерную колбу на 100 мл, наливаем в кол-

бу дистиллированную воду до метки и после перемешивания раствора фильт-

руем 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

колбасного

изделия

Содержание

NaNO2,

мг/100 г

Сосиски «Молочные»,

Усолье-Сибирское

3,96

Сосиски «Боярские», 2,15

180

ГОСТу: сосиски «Молочные»

(Усолье-Сибирское) и сосиски «Бояр-

ские» (Красноярск). Остальные 3 образ-

ца, представленные в таблице, несколь-

ко превышают норму ГОСТа. В некоторых колбасных изделиях, реализуемых в

нашей области, норма содержания нитритов завышена в 1,5-2,5 раза (эти об-

разцы в таблице не приводятся).

Следует оговориться, что данное исследование проведено в рамках про-

грамм «Контрольная закупка» и «Защиты прав потребителей» и используемая

нами методика может отличаться от методик, применяемых на заводах-

изготовителях.


1. http://www. revolution.allbest.ru/cookery/00099092_0.html - Ветсанэкс-

пертиза колбасных изделий и копченостей.

2. Позняковский В.М. Гигиенические основы питания, качество и безо-

пасность 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.



Разработка технологий эффективного преобразования линоцеллюлозных

материалов в биотопливо стало на сегодняшний день мировым приоритетом.

Лигноцеллюлоза является самой богатой возобновляемой биомассой [1]. По-

этому лигноцеллюлозу можно рассматривать в качестве альтернативы углево-

дородному сырью при производстве моторных топлив, таких как биоэтанол,

биобутанол и биодизель.

Около двух третей биомассы лигноцеллюлозных материалов представле-

но целлюлозой и гемицеллюлозой, являющихся основными поставщиками

сбраживаемых сахаров. Классическая технология получения биотоплив вклю-

чает три стадии: предварительную обработку, ферментолиз и ферментацию. На

сегодняшний день ряд разрабатываемых процессов предобработки способны

обеспечить настолько высокую степень превращения полисахаридов биомассы,

Красноярск

Сосиски «Дымов»,

Красноярск.

5,90

Сардельки

«Белореченские»

5,86

Сардельки

«Абаканские»

6,22

http://www.google.ru/url?sa=t&source=web&cd=2&ved=0CB8QFjAB&url=http%3A%2F%2Frevolution.allbest.ru%2Fcookery%2F00099092_0.html&ei=8Dd0TafYJYv1sgav8pWEDg&usg=AFQjCNFk65qv4XS1uDyrncyg-Z3QkVm-og

http://www.google.ru/url?sa=t&source=web&cd=2&ved=0CB8QFjAB&url=http%3A%2F%2Frevolution.allbest.ru%2Fcookery%2F00099092_0.html&ei=8Dd0TafYJYv1sgav8pWEDg&usg=AFQjCNFk65qv4XS1uDyrncyg-Z3QkVm-og

181

что позволяет отказаться от последующего ферментолиза. Хорошим индикато-

ром степени превращения полисахаридов в условиях процесса является состав

получаемых водорастворимых соединений.

Целью работы являлось исследование состава водорастворимых продук-

тов 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; пен-

тозаны 18,9.

Мягкий этанолиз соломы проводили в аппарате Сокслета в течение 7 ч, а

этанолиз в суб- и сверхкритических условиях – на лабораторной экстракцион-

ной установке в интервале температур 130-300°С, при давлении 30 МПа и про-

должительности 0,5 ч [2].

Полученные этанольные экстракты фракционировали с выделением гек-

санорастворимых соединений и этаноллигнина [3]. Из остатка этанольного экс-

тракта обработкой дистиллированной водой при 98оС (гидромодуль 1:10, про-

должительность 2 ч) и последующего упаривания в вакууме полученного вод-

ного извлечения выделяли водорастворимые соединения.

Кислотный гидролиз водорастворимых продуктов осуществляли 2 М рас-

твором трифторуксусной кислоты [4]. Качественный и количественный со-

став 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 водораствори-

мых 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 о

С выход водораствори-

мых 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 низкомолеку-

лярные водорастворимые полисахариды, кислотный гидролиз которых дает

существенное повышение содержания редуцирующих сахаров. В условиях экс-

перимента максимальный выход моносахаридов 114 г/кг соломы получен при

300 оС.

Качественный состав моносахаридов, обнаруженных в составе гидроли-

затов, не зависит от температуры процесса этанолиза. Основными компонента-

ми являются β-L-арабиноза, β-D-ксилоза, α-D-манноза, α-D-галактоза и β-D-

глюкоза, в следовых количествах присутствуют α-L-рамноза, α-D-

глюкуроновая и α-D-галактуроновая кислоты. Водорастворимые продукты, по-

182

лученные в условиях мягкого этанолиза и при 130оС имеют близкий количест-

венный 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 повы-

шение содержания глюкозы в составе водорастворимых продуктов. В качестве

катализатора данных превращений выступает уксусная кислота, образующаяся

в результате отщепления ацетильных групп от макромолекул полисахаридов.


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 со-

ломы 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 ли-

ственницы // Химия растительного сырья. 2003. № 4.С. 43−46.

5. Тигунцева Н.П., Каницкая Л.В.,Евстафьев С.Н. Состав водораствори-

мых соединений надземной части одуванчика лекарственного Taraxacum offici-

nale //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


На протяжении длительного времени биомасса лигноцеллюлозного сырья

использовалась в качестве энергетического топлива и сырья для нужд химиче-

ской промышленности и медицины. На сегодняшний день природный газ и

нефть являются основным сырьем для производства моторных топлив, пласт-

масс и других жизненно важных продуктов органического синтеза. Быстрое

снижение невозобновляемых ресурсов углеводородного сырья, а также появле-

ние экологически безопасных технологий переработки биомассы в ближайшем

будущем могут обеспечить в качестве альтернативы использование отходов пе-

реработки древесины и сельского хозяйства при производстве топлив и хими-

ческих реагентов.

Большинство процессов переработки лигноцеллюлозы с получением био-

топлив включает предварительную обработку биомассы, главной целью кото-

183

рой является повышение доступности целлюлозы для ферментативного гидро-

лиза. Одним из многообещающих методов предобработки является этанолиз,

обеспечивающий не только получение технической целлюлозы для фермента-

тивного 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 образо-

ванием этаноллигнина и низкомолекулярных продуктов. В составе гексанорас-

творимых продуктов этанолиза установлено преобладающее содержание со-

единений, образовавшихся преимущественно из гваяцильных единиц лигнина:

гваякол, эвгенол, креозол, ванилин, 4-этилгваякол, оксиметилгваяцилкетон,

гваяцилацетон, этилванилоат и др

Целью данной работы являлось исследование химического состава фрак-

ции продуктов этанолиза соломы пшеницы, растворимой в этилацетате.


Работа выполнена с образцами соломы пшеницы крупностью 1-5 мм.

Компонентный состав соломы (% на а.с.м.): целлюлоза 41,9; лигнин 23,5; пен-

тозаны 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 исчерпы-

вающе экстрагировали гексаном, остаток растворяли в этаноле и концентриро-

ванный этанольный раствор смешивали с дистиллированной водой в соотноше-

нии 1:3. Выделившийся осадок (этаноллигнин) отфильтровывали и промывали

на фильтре водой. Из остатка ЭЭ после отделения этаноллигнина последова-

тельной обработкой при 98°С дистиллированной водой и этилацетатом (гидро-

модуль 1:10, продолжительность 2 ч) выделяли водорастворимые соединения и

этилацетатный экстракт (ЭАЭ)

Гидролиз ЭАЭ осуществляли 10%-ным спиртовым раствором КОН (гид-

ромодуль 1:5, продолжительность 1 ч). После нейтрализации и высушивания

полученную смесь метилировали диазометаном и анализировали методом ГХ–

МС [1].


Выход этанолрастворимых продуктов с повышением температуры этано-

лиза возрастает и при 250°С достигает 47,8% на а.с.м. соломы. Согласно полу-

ченным данным наибольшим изменениям в процессе этанолиза подвержены

гемицеллюлозы и в меньшей степени – целлюлоза. Максимальная степень гид-

ролиза 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

фрагментации лигнина становятся преобладающими, что проявляется увеличе-

нием выхода этаноллигнина и низкомолекулярных продуктов этанолиза.

184

На долю фракции растворимых в этилацетате продуктов мягкого этано-

лиза приходится около 45% экстракта или 2,0% на а.с.м. соломы. С увеличени-

ем температуры выход ЭАЭ возрастает до 9,5% при 250°С, хотя доля его в эта-

нольном экстракте при этом снижается до 20%, прежде всего, за счет сущест-

венного 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 карбоно-

вых кислот С6-С24 с преобладающим содержанием высокомолекулярных го-

мологов С14-С24. Непредельные кислоты представлены пальмитоолеиновой,

олеиновой и линолевой кислотами. На их долю приходится от 13 до 20% гид-

ролизата. Обнаружены также двухосновные карбоновые кислоты состава С3-

С11 с содержание от 3 до 8% на гидролизат. В следовых количествах присутст-

вуют 3-гидроксибутановая, 8-гидроксиоктановая, бензойная и дегидроабиети-

новая 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 делигни-

фикации 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 идентифици-

рованы ванилин, метилванилин, 4-гидрокси-3,5-диметоксиацетофенон, ванили-

новая 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 качест-

венный состав фенолсодержащих соединений изменяется незначительно. По-

являются в составе гидролизатов гваяцилацетон, метилванилиновая кислота,

3,4,5-триметоксибензальдегид и 3,4-диметоксикоричная кислота.


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 со-

ломы 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

ПОДСОЛНЕЧНОГО СОАПСТОКОВ ИрМЖК

Молокова Д.В., Луцкий В.И., Евстафьев С.Н.

185


ХМФ, кафедра Х и ПТ, e-mail: [email protected]

Фитостерины - растительные стерины, представляющие собой составную

часть неомыляемой фракции растительных масел. Обладают широким спектром

биологической активности, улучшают стабильность клеточных мембран, спо-

собствуют заживлению ран, ожогов, увлажнѐнности кожи, обладают противо-

воспалительным действием, результаты недавних исследований подтвердили

антиканцерогенные свойства фитостеринов [1].

Фитостерины обнаружены во всех растительных маслах, но их качест-

венный состав и количество индивидуально для каждого масла. Наибольшее

количество фитостеринов содержится в нерафинированных соевом, подсолнеч-

ном, льняном маслах. Из фитостеринов наиболее высокой биологической ак-

тивностью отличается бета-ситостерин, который применяется при атеросклеро-

зе 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 скла-

дываются из механической очистки, гидратации, щелочной обработки, отбелки

и дезодорации. В результате рафинации обеспечивается прозрачность и отсут-

ствие отстоя, а также запаха и вкуса. При рафинировании теряется значитель-

ная часть стеринов, витаминов, и растительные масла почти полностью лиша-

ются 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 со-

путствующих веществ и т.п.), а также метода рафинирования и точности осу-

ществления технологического процесса. Соапсток содержит воду, мыло, обра-

зовавшееся в результате омыления свободных жирных кислот и нейтрального

жира, увлеченный нейтральный жир (масло), избыточную щелочь, красящие

вещества, минеральные и механические примеси, а при предварительной обра-

ботке 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. Стероид-

ные препараты в России в основном импортные и супердорогие.

Целью данной работы является изучение состава стеринов соапстоков со-

евого и подсолнечного масел Иркутского масложиркомбината (ИрМЖК).

Экспериментальную часть работы проводили по методике определения

стеринов [3]. Испытуемый образец соапстока соевого масла (3 г в пересчете на


186

сухой вес) поместили в колбу, добавили 0,3 г аскорбиновой кислоты и 30 мл

свежеприготовленного 2N спиртового раствора КОН. Смесь кипятили с обрат-

ным холодильником в течение 30 мин. Содержимое колбы перенесли в дели-

тельную 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 вакуу-

мом при температуре не выше 50 оС. Аналогично проводили обработку образ-

ца соапстока подсолнечного масла.

Далее неомыляемые фракции соапстоков соевого и подсолнечного масел

анализировали методом ГЖХ-МС.

Качественный состав стеринов анализировали методом ГХ-МС на газо-

вом хроматографе 7820-А с селективным масс-спектрометрическим детектором

НР 5975 фирмы «Agilent Technologies». Энергия ионизации – 70 эВ. Температу-

ра сепаратора – 280оС, ионного источника – 230

оС. Кварцевая колонка

30000×0,25 мм со стационарной фазой (95% диметил-5% дифенилполисилок-

сан). Условия анализа: 1 минута изотермы при 50оС с последующим подъемом

температуры до 300оС со скоростью 20

оС в минуту с выдержкой в течение 17

мин при 300оС. Идентификация компонентов осуществлена с использованием

библиотеки масс-спектров «NIST11». Относительное количественное содержа-

ние 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 содер-

жание стеринов – 44,28. Процентное содержание стеринов от общей массы со-

апстоков подсолнечного масла – 1,5 % (в пересчете на абсолютно сухую массу).

Соапсток соевого масла содержит (в % от неомыляемой фракции): кампе-

стерол – 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-

эмульсия соапстока

Кампестерол,

%

Стигмастерин,

%

β-ситостерин,

%

Всего,

%

подсолнечного

масла

0,063 0,078 0,347 0,488

соевого масла 0,051 0,069 0,346 0,466

Таким образом, установлен качественный состав доминирующих стери-

нов и их относительное количественное содержание в соапстоках подсолнеч-

ного и соевого масел ИрМЖК.


1. http:// http.www.vita.x51.ru/index.php/mod/text&uitxt/802.htm

2. Арутюнян Н.С., Технология переработки жиров/ Н.С. Арутюнян, Е.Н.

Корнева, А.И. Янова и др. – М.: Пищепромиздат, 1998. – 452 с

187

3. Р. 4.1.1672 – 03. Руководство по методам контроля качества и безопас-

ности биологически активных добавок к пище. – Введен 30.06.2003. - М.: ГУ

НИИ питания РАМН, 2003. – 20 с.

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТНОГО СОСТА-

ВА ОДУВАНЧИКА ЛЕКАРСТВЕННОГО TARAXACUM OFFICINALE

Н.П.Тигунцева, Р.А. Воробьева, С.Н.Евстафьев


Кафедра химии и пищевой технологии


Введение

Биологическая ценность лекарственного сырья определяется его сбалан-

сированным 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 на-

правленность [1]. Также они способствуют более быстрому усвоению и потен-

цированию действия микроэлементов и других биологически активных соеди-

нений [2].

Целью данной работы являлось сравнительное исследование аминокислот-

ного состава надземной части и корней одуванчика лекарственного Taraxacum Of-

ficinale, произрастающего на территории Иркутской области.


В качестве объекта исследования использовали надземную часть и корни

одуванчика лекарственного, собранные в июне 2011 г до цветения. Сбор прово-

дили вдали от городской зоны. Растение выкапывали полностью с корнями,

мыли и сушили при комнатной температуре, в затененном, хорошо проветри-

ваемом помещении. Корни и надземную часть одуванчика лекарственного из-

мельчали на гомогенизаторе MPW-302 до крупности 1-5 мм.

Для изучения содержания аминокислот, их количественной оценки ис-

пользовали 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).


188

В исследуемых объектах идентифицировано 17 аминокислот, 5 из кото-

рых являются незаменимыми: лизин, треонин, фенилаланин, лейцин, изолейцин

(таблица).

Аминокислотный состав корней одуванчика характеризуется относитель-

но высоким содержанием глутамина, аспаргина, аргинина, низким содержанием

лизина и отсутствием этаноламина. В надземной части Taraxacum Officinale в

наибольшем количестве присутствуют фенилаланин и глютаминовая кислота, ко-

торая принимает участие в азотистом обмене. Глютаминовая кислота обезвре-

живает аммиак, который в соединении с ГК образует глутамин, используемый

для синтетических процессов. ГК стимулирует окислительные процессы, улуч-

шает 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

Наименование аминокислот Содержание, Нмоль/г сырья

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 со-

держание незаменимых аминокислот в надземной части выше, чем в корнях,

что свидетельствует о его высокой биологической ценности.


1. Копытько Я.Ф., Костеникова З.П., Тимохина Е.А. Исследование ами-

нокислотного состава настоек гомеопатических матричных мяты перечной, ме-

лиссы лекарственной, душицы обыкновенной и шалфея лекарственного // Фар-

мация. – 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.

189

3. Филлипович Ю.Б. Основы биохимии. М., 1969.

190

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. Головачѐв, 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

191

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

192

Повышение эффективности алюминиевого завода за счѐт 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

193

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

194

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

объѐма ...................................................................................................................... 102

Е.В. Кудрявцева, О.И. Помазкина ......................................................................... 102

Высокотемпературный теплоноситель для теплонапряженных установок

на основе системы метафосфат натрия – высокоглинозѐмистый

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

195

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 (три-

этоксисилилпропил)-тиокарбамида и сополимеров на основе винилглици-

дилового 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

196

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. Свитова .............................. 167

197

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

Documents

€¦ · 2 УДК 658.52 ББК 65.291.8я 4 П 27 Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом ИрГТУ Перспекти