авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 |

«ФОНД ПЕРВОГО ПРЕЗИДЕНТА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ И ВОСТРЕБОВАННОСТЬ НАУКИ В СОВРЕМЕННОМ КАЗАХСТАНЕ IV ...»

-- [ Страница 8 ] --

15. Тлеуов А.С., Шевко В.М., Тлеуова А.Х. Промышленные испытания использования нефтяного шлама АО «ШНОС» при производстве фосфоритных агломератов //Наука и образование Южного Казахстана.- 2002. - № 28. -С. 122-124.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ В СИСТЕМЕ (i-C3H7O)2PS2Na и ZnSO Ш.К.Амерханова, Р.М.Шляпов, Ф.Ж.Беккулина Карагандинский государственный университет им Е.А Букетова Центральный Казахстан является одним из самых богатых рудным сырьем регионов страны [1]. Преимуществом металлургии Казахстана является наличие собственной минерально-сырьевой базы. Как известно, казахстанские руды, содержащие цветные металлы, являются комплексными, имеют сложный структурно минералогический состав. Они включают широкий спектр редких и рассеянных элементов. В то же время структура, физические, химические и другие характеристики казахстанских руд при добыче, обогащении и металлургической переработке требуют индивидуальной технологии для каждого месторождения [2]. Следовательно, необходимо увеличивать объем исследований, направленных на замену традиционных 222 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

технологий на более высокоэффективные, экологически чистые и безотходные, позволяющие получить не только низколиквидные металлы, но и металлы и материалы с высокой добавленной стоимостью.

В связи с этим весьма актуальным являются поиск и разработка новых высокоэффективных флотореагентов, использование которых позволит существенно повысить степень извлечения металлов и получать селективные кондиционные концентраты.

Исследования процессов комплексообразования были проведены рН метрическим методом согласно [3]. Результаты расчетов констант устойчивости комплексов показаны в таблице 1. Известно, что когда величина ионной силы мала, то образуются внешнесферные комплексы, а с увеличением концентрации фонового электролита –внутрисферные [4].

Таблица 1 Влияние температуры и ионной силы (i-C3H7O)2PS2Na и ZnSO4 на константы устойчивости комплексов I 298 К 303 К 308 К 313 К 318 К 0 3,74 3,67 3,59 3,52 3, 0,075 3,87 3,79 3,71 3,64 3, 0,1 3,91 3,83 3,76 3,68 3, 0,25 4,17 4,08 4,00 3,92 3, 0,5 4,60 4,50 4,41 4,32 4, 0,75 5,03 4,92 4,82 4,71 4, В нашем случае с увеличением содержания фонового электролита показатели констант устойчивости возрастают, причем степень влияния ионной силы достигает максимума при температуре 298 К. Это связано с структурирующим воздействием нитрат –ионов, которые стабилизируют комплексы цинка за счет электростатических сил. В интервале температур 298 – 318 К происходит снижение констант устойчивости, вследствие дестабилизации связей металл - лиганд.

Как известно [4] константа устойчивости комплексов –это лишь критерий направления процесса, а воздействия энергетических и структурных особенностей комплексов в растворе не учитывается. В связи с этим были проведены расчеты изменения термодинамических параметров (таблица 2).

Таблица 2 Термодинамические характеристики процессов комплексообразования в системе Zn2+ - диизопропилдитиофосфат натрия I r H 298 r H 303 r H 308 r H 313 r H o o o o o,,,,, кДж/моль кДж/моль кДж/моль кДж/моль кДж/моль 0 13,03 13,22 13,40 13,59 13, 0,075 13,61 13,80 14,00 14,20 14, 0,1 13,80 14,00 14,20 14,40 14, 0,25 14,96 15,18 15,39 15,61 15, 0,5 16,90 17,14 17,38 17,63 17, 0,75 18,83 19,10 19,37 19,65 19, r G298, I o r G303 r G308 r G313 r G o o o o,,,, кДж/моль кДж/моль кДж/моль кДж/моль кДж/моль 0 21,35 21,27 21,20 21,12 21, 0,075 22,08 22,00 21,92 21,83 21, «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

0,1 22,33 22,24 22,16 22,07 21, 0,25 23,80 23,70 23,60 23,50 23, 0,5 26,24 26,12 25,99 25,88 25, 0,75 28,69 28,55 28,40 28,25 28, r S 298, I r S 303 r S 308 r S 313 r S o o o o o,,,, Дж/моль·К Дж/моль·К Дж/моль·К Дж/моль·К Дж/моль·К 0 -27,92 -26,59 -25,30 -24,05 -22, 0,075 -28,44 -27,05 -25,70 -24,39 -23, 0,1 -28,61 -27,20 -25,83 -24,51 -23, 0,25 -29,64 -28,11 -26,63 -25,20 -23, 0,5 -31,37 -29,64 -27,97 -26,35 -24, 0,75 -33,09 -31,16 -29,30 -27,49 -25, Данные, представленные в таблице 2, свидетельствуют о преобладании энтальпийного слагаемого в общую энергию стабилизации системы во всем интервале ионной силы. Показано, что увеличение ионной силы приводит к увеличению выделения тепла, что способствует возрастанию устойчивости образующихся комплексных соединений. С другой стороны при высоких ионных силах высокая стабильность комплексов обусловлена присутствием нитрат ионов [5]. С увеличением ионной силы имеет место прирост энтропии, вследствие образования внешнесферных комплексов стабилизированных ионами фонового электролита. Тогда как снижение энтропии с температурой связано с формированием внутрисферных комплексов, что служит подтверждением данных по константам равновесия.

Таким образом, были определены константы равновесия реакций комплексообразования ионов цинка с диизопропилдитиофосфатом натрия в присутствии фонового электролита в широком интервале температур. Показано, что структурирующее воздействие фонового электролита на комплексы цинка связано с действием электростатических сил, а деструктивное влияние температуры обусловлено возрастанием активности ионов как входящих в состав комплексных соединений, так и фонового электролита. Впервые рассчитаны термодинамические характеристики процессов взаимодействия ионов цинка с фосфорсодержащим собирателем. Показано, что повышение температуры приводит к незначительному изменению термодинамических характеристик, в частности энтальпии и энергии Гиббса. Это свидетельствует об образовании комплекса с устойчивой структурой.

Литература 1. Комплексная переработка минерального сырья Казахстана. II том. Монография томах под редакцией А. А. Жарменова. Астана-2003.

2. Горгер Ю. А., Классен В. И., Рыскина Н. И. новые методы повышения эффективности обогащения полезных ископаемых - М.: Гостортехиздат, 1968. 188с.

3. Амерханова Ш.К. Халькогениды металлов в потенциометрии. Теория, методика, практика.-«Профобразование», 2002.-141с.

4. Васильев В. П. Термодинамические свойства растворов электролитов. – М.: Высш.

школа, 1982.- 320 с.

5. Бакеев М. И. Гидратация и физико-химические свойства растворов электролитов.

Алма-Ата: Наука. 1978. 244 с 224 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ БУРОЖЕЛЕЗНЯКОВЫХ РУД КАЗАХСТАНА М.К.Балапанов, А.Г.Касымова Карагандинский государственный университет им. Е.А.Букетова Комплексные бурые железняки Казахстана - руды Лисаковского и Аятского месторождений бедны железом, а также характеризуются высоким содержанием сопутствующих компонентов, соответственно, в %: 4,3 и 10,0 Al2O3, 0,13 и 0,09 V2O5, 1,31 и 0,88 P2O5. Традиционная технология производства черных металлов не в состоянии эффективно перерабатывать в рыночных условиях железорудное сырье такого качества.

Проведенные ранее исследования полностью не решили проблему комплексного использования лисаковского, а также аятского, сырья, поэтому научные изыскания в этой области еще продолжаются. Одним из путей переработки подобного железорудного сырья может быть отделение пустой его породы от рудных минералов посредством термической обработки и магнитных способов обогащения.

В данной работе представлены результаты лабораторных исследований по термической обработке лисаковских гравитационно-магнитного (ЛГМК) и гематитового концентратов (ГК). Концентраты аналогичны по фазовому составу, однако отличаются друг от друга содержанием железа, кремния, фосфора, гидратной влаги. ЛГМК, а также ГК, содержащие 49,1- 60,3% Feобщ, 6,4-10,5% SiO2, 4,75-5,27% Al2O3, 1,66-2,06% P2O5 смешивали с известняком и углем Шубаркольского месторождения. Дозировку известняка производили из расчета связывания оксидов алюминия, кремния в алюминаты и силикаты кальция, а фосфора в трикальцийфосфат.

Бурый уголь добавляли в соответствии с потребностью восстановить оксид железа в магнетит, вюстит, металлическое железо.

Выявлено, что для получения качественного концентрата или металлического продукта оптимальной является двухрежимная термообработка в интервале температур 900-1300оС, где оксид железа восстанавливается ступенчато в магнетит, вюстит и металлическое железо. Определена также продолжительность выдержки для каждой ступени термообработки. Перед глубокой металлизацией проводили магнетизирующий обжиг неокомкованной шихты с использованием лабораторной агломерационной установки. В процессе нагрева и обжига происходило изменение гранулометрического состава шихты.

Рентгенофазовое исследование продуктов магнетизирующего обжига показало, что в условиях неравновесных процессов образуются магнетит, частично двухкальциевый силикат, геленит и трикальцийфосфат, также в пробах встречаются частично непрореагировавшие оксиды кальция и кремния. Присутствие оксида кальция в продуктах обжига препятствует образованию фаялита, герценита и способствует преимущественному связыванию диоксида кремния в трикальцийдисиликат и двухкальциевый силикат, а оксида алюминия в геленит.

Неполное восстановление оксида железа обеспечивается ограничением температурного уровня процесса и контролем состава газообразных продуктов реакции. Обжигом предполагали перевести невосприимчивые к магнитному полю соединения железа в магнетит, удалить влагу и органические вещества. Исследования показали, что при магнетизирующем обжиге шихты появляется возможность удаления значительного количества фосфора, и поэтому дальнейшую стадию термообработки (металлизацию) следует проводить с предварительным обжигом.

Металлизация осуществляется для перевода магнетита в вюстит и металлическое железо с повышением содержания последнего в получаемых металлизованных «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

концентратах и металлических продуктах, а также для полной агрегации фосфида кальция, геленита, алюмината кальция, двухкальциевого силиката в пустую породу, которая удаляется в виде хвостов при магнитном обогащении. Восстановительный обжиг (металлизацию) проводили при оптимальных условиях термообработки.

Рентгенофазовый анализ показал, что металлизованные продукты по минеральному составу представлены магнетитом, вюститом, частично металлическим железом, геленитом, ларнитом и фосфидом кальция. Измельченный металлизованный продукт подвергали сухой или мокрой магнитной сепарации.

Сухая магнитная сепарация (СМС) обожженных продуктов показала следующее:

при крупности металлизованной шихты 0-0,63 мм выход магнитной фракции (концентрата) составляет 50,88 %, содержание железа - 64,57 % при его извлечении 73,79 %, намагниченность обожженного продукта после термической обработки находится на уровне 232 условных единиц (у.е.). Содержание фосфора в металлизованном концентрате после магнитного обогащения составляет 0,30 % (степень его удаления 65%). При крупности металлизованной шихты 0-0,315 мм выход концентрата равен 46,0 %, содержание железа составляет 70,87 %, а извлечение железа в концентрат - 73,23 %, намагниченность магнитной фракции возрастает до 289 у.е.

Фосфор содержится в пределах 0,277 %. Результаты показывают, что чем мельче гранулометрический состав сырья, тем выше содержание железа в получаемом продукте, а степень удаления фосфора остается на одинаковом уровне.

Мокрая магнитная сепарация (ММС) металлизованного ЛГМК при различных условиях термообработки показала, что при крупности 0-0,10 мм выход магнитной фракции составляет 44,85-56,64 %, содержание железа повышается от 70,87 до 83,02 % при его извлечении 73,23-84,81 %.

Металлизованный продукт, полученный из ГК также подвергали мокрому и сухому магнитному обогащению (таблица 1). Из данных таблицы видно, что однократная ММС при снижении крупности фракции до 0-0,10 мм повышает содержание железа от 65,46 до 81,51 % с показателем извлечения 97,50 %, снижает содержание фосфора от 0,244 до 0,170 %. Установлено, что при сухой и мокрой магнитной сепарации извлечение железа и фосфора составляет соответственно 88,90 97,50 % и 39,26-24,14 % при выходе концентратов 79,92 и 70,67 %. Намагниченность обожженных проб из ГК повысилась до 480 у.е., что способствовало увеличению извлечения железа в металлизованный продукт.

Содержание глинозема в термообработанных продуктах из ЛГМК и ГК снижается до 1,50-1,70%.

Анализ рентгенограмм показывает, что основными фазами металлизованного концентрата являются вюстит, алюмосиликаты кальция – в частности, геленитная форма, двухкальциевый силикат и частично металлическое железо.

Основные преимущества процесса термической обработки достигаются условиями обеспечения селективных образований минералов кальцийсодержащих соединений оксидов алюминия, кремния и фосфора, непосредственным и равномерным восстановлением рудных минералов. Количество флюса определяется расчетным путем и зависит от стехиометрического отношения по массе оксида кальция к оксидам алюминия, кремния и фосфора.

Инновационное развитие переработки комплексных железных руд Казахстана заключается, на наш взгляд, в переходе на использование сырья с извлечением помимо железа других ценных элементов, включая фосфор, глинозем и ванадий через получение металлического продукта, т.е. применение нетрадиционных схем металлургического передела.

Для получения металлических продуктов с высоким содержанием железа и низким - фосфора были использованы ЛГМК и ГК с дозировкой конвертерного шлака 226 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

сталеплавильного производства (КШ) и без него. В шихту вводили известняк и уголь.

Состав полученных металлических продуктов (губчатого железа) приведен в таблице 2.

Результаты химического анализа показали, что при глубокой металлизации шихт из ЛГМК и ГК с повышением температуры восстановительного обжига возрастает содержание железа (91,53-96,62 %) и снижается содержание фосфора (0,016-0,08 %).

Кристаллооптические данные металлического продукта, полученного с повышенным содержанием фосфора (проба 1) по традиционной технологии и низким – фосфора (проба 2) по разрабатываемой, показывают следующее: проба 1 представлена серым чугуном с равномерно расположенным пластинчатым графитом. Площадь, занимаемая фосфидной эвтектикой на поверхности шлифа, составляет приблизительно 10 %. Микроструктура чугуна – феррито - перлитная. При травлении пробы выявилось небольшое количество мелких участков фосфидной эвтектики, менее 1 % по площади шлифа. Микроструктура образца – однородная, представлена пластинчатым перлитом.

Выявлена зависимость минералообразования от молярного отношения оксида кальция к оксидам пустой породы и от условий термообработки. Установлено влияние температуры, состава шихты, твердого восстановителя и газовой среды на степень удаления фосфора, глинозема и кремнезема в хвосты и на селективное образование магнетита, вюстита и металлического железа в получаемых продуктах.

Таблица 1. Сухая и мокрая магнитная сепарация металлизованного гематитового концентрата при различных условиях термообработки и обогащения Крупность, Фракции Выход, Fe, % P, % мм % содер- извле- содер- извле жание чение жание чение Концентрат 54,50 83,61 75,26 0,265 16, Промпродукт 13,00 42,40 9,10 1,542 23, 0-0, СМС Хвосты 32,50 29,14 15,64 1,572 59, Итого 100,00 60,55 100,00 0,856 100, Концентрат 53,33 83,88 73,88 0,259 16, Промпродукт 12,67 47,48 9,94 1,236 18, 0-0, СМС Хвосты 34,00 28,81 16,18 1,651 65, Итого 100,00 60,55 100,00 0,856 100, Концентрат 59,50 78,86 77,50 0,412 28, 0-0, Хвосты 40,50 33,64 22,50 1,508 71, ММС Итого 100,00 60,55 100,00 0,856 100, Концентрат 55,00 85,47 77,63 0,273 17, 0-0, Хвосты 45,00 30,10 22,37 1,568 82, ММС Итого 100,00 60,55 100,00 0,856 100, Концентрат 51,25 88,96 75,30 0,137 8, 0-0, Хвосты 48,75 30,68 24,70 1,612 91, ММС Итого 100,00 60,55 100,00 0,856 100, Концентрат 79,92 65,46 88,90 0,244 39, 0-0,20 Хвосты 20,08 32,79 11,10 1,499 60, СМС Итого 100,00 58,90 100,00 0,497 100, Концентрат 79,80 71,21 96,18 0,226 36, 0-0,20 Хвосты 20,20 11,17 3,82 1,56 63, ММС Итого 100,00 59,08 100,00 0,25 100, Концентрат 70,67 81,51 97,50 0,170 24, 0-0,10 Хвосты 29,33 54,03 2,50 1,285 75, ММС Итого 100,00 59,08 100,00 0,497 100, «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Таблица 2 - Состав металлизованных продуктов Содержание компонентов, % Степень металлизации,% исходный концентрат состав губчатого железа Feобщ Feмет P Feобщ Feмет P Si ЛГМК 48,13 - 0,75 95,50 93,31 0,016 0,02 98, ЛГМК и КШ 48,13 - 0,75 96,62 96,10 0,036 0,06 99, из спека (ЛГМК) агломерирующего обжига 48,13 - 0,75 95,80 94,80 0,046 0,03 98, ГК 60,30 - 0,90 91,53 89,05 0,080 0,04 97, С целью использования в качестве флюса конвертерного шлака сталеплавильного производства ЛГМК смешивали со шлаком, восстановителем и известняком, обеспечивающим весовые отношения оксида кальция, не связанного в трикальцийфосфат, к диоксиду кремния в пределах 2,15 – 2,5.

Установлено, что использование конверторного шлака устраняет легкоплавкость и настылеобразование, снижает расход известняка до 5-11 %. Содержание железа и фосфора в металлическом продукте составило соответственно 96,62 и 0,036%.

В результате восстановительного обжига трехвалентное железо восстанавливается до двухвалентного и элементарного, последнее изменение увеличивает магнитную восприимчивость минерального агрегата в десятки раз, возрастает и плотность. При этом происходит достаточно хорошее отделение рудных минералов от сопутствующих, таких, как двухкальциевый силикат, геленит, алюминат кальция, фосфид кальция и т.д., что позволяет получить чистые от железа хвосты, которые могут быть пригодны для извлечения глинозема. Результаты рентгенофазового исследования показали, что основными шлакообразующими минералами хвостов являются алюминат кальция, двухкальциевый силикат и фосфид кальция. Результаты исследований защищены охранными документами РК [1-3].

Проведены лабораторные исследования по разработке технологических режимов переработки хвостов для извлечения глинозема и ванадия при следующем содержании основных компонентов, %: 21,0 – 23,0 Al2O3;

45,0 – 51,48 CaO;

19,0 – 24,5 SiO2;

0,20 – 0,25 V2O5;

5,0 – 6,5 P2O5. Глинозем в немагнитном продукте представлен алюминатом кальция, поэтому из хвостов он может извлекаться дешевым способом содового выщелачивания без обжига. Извлечение глинозема составило 85-86 %. Наибольшее влияние на извлечение глинозема и оксида ванадия (87,5%) оказывает увеличение концентрации кальцинированной соды и отношения Т : Ж к 1: 9.

Таким образом, результаты исследований показывают, что перспективной может являться такая технологическая схема, которая способствует проведению комплексной переработки лисаковского сырья с получением металлизованных (или металлических) и немагнитных продуктов обогащения, пригодных для черной и цветной металлургии.

Литература 1. Предварительный патент РК №9502 Способ обогащения бурожелезняковых руд // Абишев Д.Н., Хасен Б.П., Балапанов М.К. и др.

2. Предварительный патент РК №12423 Шихта для металлизации фосфорсодержащих железорудных материалов // Хасен Б.П., Балапанов М.К., Мухымбекова М.К. и др.

3. Предварительный патент РК №15835 Способ металлизации фосфористого железорудного концентрата // Балапанов М.К., Максимов Е.В., Мухымбекова М.К.

и др.

228 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ НА ОСНОВЕ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ БУРЫХ УГЛЕЙ КАЗАХСТАНА И ТВЕРДОФАЗНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ОТХОДОВ Б.Б.Мырзахметова Южно-Казахстанский государственный университет им. М Ауезова Кризисная экологическая ситуация, обусловленная повсеместным снижением плодородия почвы, требует разработки новых методов получения эффективных и безопасных видов удобрений. Интенсивная химизация сельского хозяйства привела к ухудшению агротехнических свойств почвы, снижению ее микробиологической активности, уменьшению содержания гумуса и нарушению баланса питательных веществ в ней. [1] На сегодня традиционно в сельском хозяйстве используют фосфорные, калийные, азотные удобрения. В Республике Казахстан основным фосфатным сырьем являются фосфориты бассейна Каратау, на основе которого освоено промышленное производство большого разнообразия фосфорсодержащих удобрений. Второй по значению фосфатной сырьевой базой республики являются фосфориты Чилисайского месторождения Актюбинского фосфоритононосного бассейна, рациональная технология переработки которых все еще отсутствует.

Важнейшей проблемой производственных сфер, занятых производством фосфорсодержащих минеральных удобрений, является недостаток сырья высокого качества (P2O526-28). В силу этого известные методы переработки фосфоритов приводят к образованию значительных количеств техногенных отходов в виде различных сульфатов, хлоридов, нитратов и т.д., которые в большинстве случаев содержит в себе токсичные и вредные примеси как в растворимой так и в нерастворимой формах. Более того, широко применяемые в настоящее время в удобрительных целях почвы фосфорные удобрения - монокальцийфосфат, преципитат, простой и двойной суперфосфат, моноаммонийфосфат и другие в присутствии в почве нейтрализующих агентов превращаются в труднорастворимые трикальцийфосфат и гидроксилапатит. [3].

В связи с этим, для повышения плодородия почвы и усвояемости растениями всех видов питательных веществ в почву необходимо вносить минеральные удобрения в комплексе с органическими. Систематическое применение органических удобрений обогащает почву перегноем, под их влиянием снижается кислотность почвы, активизируется деятельность микрофлоры, улучшаются водно-физические свойства почвы. Тем самым удается добиться кардинального улучшения плодородия почвы, увеличения содержания гумуса - основы ее плодородия. [8].

Известно, что азотные и калийные минеральные удобрения образуют в почве легкорастворимые соединения и вымываются с почвенными, дождевыми и паводковыми водами, а фосфор образует – водонерастворимые соединения, которые становятся недоступными для растений. Бурые угли, торф, навоз содержат гуминовые кислоты различного состава, которые за счет образования органоминеральных комплексов закрепляют азот и калий в обменной форме, уменьшая их подвижность, а фосфор переводят в легко извлекаемую растениями форму [9].

В связи с решением современных научных и прикладных почвенно биологических, биохимических, геохимических проблемных задач в последнее время большое внимание привлекают гуминовые кислоты. Гуминовые кислоты обладают специфичностью состава, относительно легко окисляются до водорастворимых кислот, являются универсальными природными комплексообразователями.

«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

В настоящей работе изучены бурые угли Казахстанского месторождения Ленгер, которое расположено в Толебийском районе Южно-Казахстанской области в 20 км к юго-востоку от г. Шымкента. Месторождение представлено бурыми углями юрского периода повышенной степени углефикации. [6]. Образование угленосной толщи месторождения связано с континентально-лагунными условиями, т.е. оно происходило в озерах и небольших болотах. Извлечение гуминовых кислот бурых углей месторождения Ленгер, проводили по пирофосфатному методу. Показатели технического анализа и физические свойства Ленгерских бурых углей приведены в табл.1.

Таблица 1 - Показатели технического анализа и физические свойства Ленгерских бурых углей Показатели технического анализа и физические свойства Ленгерского угля Зольность Ас 21% Содержание влаги 10%.

Сера 0,6% Фосфор 0,2% Теплота сгорания рабочего топлива при влажности 10-14% 14,7 МДж/кг Насыпной вес угля 0,67 кг/дм Удельный вес 1,58 кг/дм Влагоемкость 20% Коэффициент размолоспособности 1, Содержание гуминовых кислот в 3 исследуемых образцах бурых углей определяли по ГОСТ 9517-94 (ИСО5073-85). Результаты наших исследования показали, что в них общее содержание гуминовых кислот составляет 25-30% весовых.

Извлечение гуминовых кислот по известному пирофосфатному методу проводили следующим образом: Измельченному бурому углю до 0.2 мм в соотношений Т:Ж =1:10 приливали смесь пирофосфата натрия и щелочи (рН около 13).

Раствор взбалтывали 30 мин или настаивали 16 час. После этого раствор фильтровали, полученный фильтрат подогревали до температуры 70-80оС на водяной бане, приливали 7-10 мл концентрированной серной кислоты, а затем добавляли ее по каплям до появления признаков каогуляции гуминовых кислот. Осадок гуминовых кислот центрифугируем и промываем дистиллированной водой. Осадок растворили в 3% -ным NH4OH и выпарили досуха на водяной бане при температуре 40оС, таким образом удалось получить гуматы аммония, пригодный для использования в качестве связывающей основы, для органоминеральных удобрений. Реакции извлечения гуминовых кислот сводятся к следующим простым уравнениям:

Уголь + 2NH4OH = ГК-COONH4 + ФК-СООNH4+H2O Если к полученному щелочному экстракту добавить какой-либо кислоты до рН 1-2, то выпадет осадок гуминовых кислот, а фульвокислоты останутся в растворе:

ГК-СООNH4 + ФК-СООNH4 + 3НCl = ГК-СООН +ФК-СООН + 3NH4Cl. [2].

Дальнейшие исследования были посвящены установлению возможности использования сорбционной способности гумата аммония для получения комплексного органоминерального удобрения.

Анализ литературных данных показал, что производство двойного суперфосфата традиционными камерным или поточным способами из бедных фосфоритов не позволяет достичь высокого коэффициента разложения сырья и, как следствие, получить продукт высокого качества. Предварительное обогащение фосфоритов приводит к большим потерям Р2О5. Разработанные в последние годы новые способы фосфорнокислотной переработки низкокачественных фосфоритов позволяют получить 230 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

удобрения, содержащие только часть Р2О5 (-50%) в водорастворимой форме, и непригодные к использованию в качестве кормовых средств. Известный циклический способ разложения фосфоритов большим избытком фосфорной кислоты является одним из наиболее перспективных и может быть применен к некондиционному забалансовому сырью, однако пока он не нашел практического применения в связи с недостаточным изучением отдельных стадий процесса.

Для исследования циркуляционного фосфорнокислотного метода переработки низкосортного фосфатного сырья в концентрированные фосфорные соли были использованы бедные фосфориты Жанатас состава, приведенного в таблице 2.

Химический состав фосфоритов определяли по стандартным методикам в соответствии с ГОСТ 21560-82.

Таблица 2.Химический состав образца фосфорита Каратау Вид сырья Содержание основных компонентов, % Р2О5 СаО MgO Fe2O3 А12О3 F СО2 н.о. Н2О Карбонатная руда 21.03 36.03 2.4 2.99 1.02 1.93 8.78 19.86 5. месторождения Жанатас Циркуляционный способ разложения бедного фосфатного сырья большим избытком фосфорной кислоты заключается в образовании при температуре 348-363К ненасыщенного по CaO раствора, отделении от него нерастворимого остатка, политермической кристаллизации монокальцийфосфата и его отделении фильтрованием, сульфатизации маточного раствора серной кислотой и возвращении оборотной фосфорной кислоты на стадию разложения.

Исследование кинетики разложения низкокачественных фосфорита месторождений Жанатас 5,5-кратным избытком фосфорной кислоты показывают следующие результаты.

Таблица 3.-Кинетика разложения фосфорита месторождения Каратау образца 5,5 кратным избытком фосфорной кислоты Темпера- Время Масса Содержание Коэффиц- Скорость тура, К разложения, сухого в н.о., % иент разложения, мин. осадка, P2O5 P2O5 разложения г фосфорита г /мин общ. вод 348 1 22,13 21,11 2,38 0,2115 2, 2 18,5 20,71 2,61 0,3631 3, 3 15,89 20,43 4,97 0,5328 2, 5 11,20 12,10 5,53 0,8600 2, 10 8,00 11,97 3,37 0,8691 0, 20 7,10 8,28 2,43 0,9210 0, 30 6,60 6,61 1,99 0,9420 0, 40 5,60 5,25 0,60 0,9504 0, Приготовление органоминеральных удобрений проводился следующим образом:

измельченный уголь смешивали в экстракторе с NH4OH в заданном соотношении Т :

Ж=1:10, затем полученную пульпу фильтровали, фильтрат смешивали с монокальцийфосфатом.

«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Введение гуматов в минеральные удобрения облегчает их внесение в почву, улучшает физико-химические свойства удобрений, увеличивает подвижность фосфора в них и повышает коэффициент использования растениями питательных элементов.

Суть эксперимента сводилась к смешению МКФ с гуматами аммония и последующему ее гранулированию и сушке в барабанном грануляторе-сушилке.

В качестве дешевых источников микроэлементов полезных для растений и повышающих качество удобрений целесообразно использование шлаков металлургических производств. На сегодня в Восточном Казахстане накопилось колоссальное количество отходов металлургического производства (около 740 млн.

тонн) [3]. Там находятся более 20 видов отходов. Самые большие объемы подобных отходов приходятся на хвосты обогащения горной породы, гипсовую пульпу, клинкер и шлак. В частности, шлак Шымкентского свинцового завода «Южполиметалл» при выплавке свинца имеют нижеследующий (%) состав:

Таблица 4 - Состав шлака Шымкентского свинцового завода«Южполиметалл»

SiO2,% CaO,% MgO, Al2O3, Fe, Pb, S, Zn, As,% Cu, Другие % % % % % % % примеси 21,5 7,5 - 0,34 30,2 1,11 2,2 1,5 - 0,1 35, 22,5 10,8 - 0,84 30,1 0,82 2,4 0,9 - - 31, 29,9 12,5 0,1 1,7 31,1 2,1 1,8 0,1 0,001 0,01 20, 30,1 13,5 - 3,6 30,3 3,8 1,7 - - 17, Установлено, что микроэлементы, входящие в состав изученных отходов, находятся в виде соединений, труднорастворимых в воде. Поэтому, в целях извлечения микроэлементов из их состава они подвергают выщелачиванию раствором углеаммонийных солей.

На основе проведенных исследований разработана принципиальная схема производства комплексного органоминерального удобрения:

Измельченный, до 0, мм, окисленный NH4OH, 3% -ный Ленгерский бурый уголь раствор, соотношение ИЗВЛЕЧЕНИЕ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ Раствор гумата аммония МКФ полученный СМЕШИВАНИЕ циклическим путем ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ УГЛЕАММОНИЙНЫ шлак М РАСТВОРОМ Гипс полученный ГРАНУЛЯЦИЯ на ГОТОВЫЙ ПРОДУКТ Рисунок 1. - принципиальная схема производства комплексного органоминерального удобрения 232 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Впоследствии полученная смесь направляется на грануляцию. На данной стадии в гранулятор в объеме 2% от массы смеси, подвергаемой грануляции, подается влажный гипс, полученный на стадии получения МКФ. Замечено, что это позволяет получить мелкозернистые и прочные гранулы, а также способствует улучшению физико-химических и удобрительных свойств получаемого готового продукта.

Таким образом, в лабораторных условиях установлена возможность получения комплексного органоминерального удобрения, разработана новая принципиальная схема технологии.

Литература 1. Б.А.Ягодин, Ю.П. Жуков, В.И.Кобзаренко Агрохимия/ Под ред. Б.А.Ягодина. М.: Мир, 2004. Стр 2. Орлов Д.С. Гуминовые кислоты теория гумификации почвы и общая. М:

Издательство МГУ. 1990. Стр 3. Органоминеральные удобрения на базе фосфогипса http://ecoportal.ru/ 4. Христева Л.А. Роль гуминовых кислот в питании растений. Труды почвенного института АНСССР, т.38, 1951 стр 5. Химия и классификация ископаемых углей. Под ред. Т. А. Кухаренко – М, 1966.

Стр 6. Мырзахметова Б. Б. Экологически чистая добавка минеральным удобрениям:

Тезисы докладов. Часть 2. Караганда: Изд-во КарГТУ, 2006. 379 с.

7. Горовая А.И., Орлов Д.С., Щербенко О.В. Гуминовые вещества. – Киев:Наук.

думка, 1995. – 304с 8. http://humate.ru 9. http://www.humus.ru 10. Извлечение металлов и неорганических соединений из отходов: прав.изд.Ситтиг М./Пер. с англ. Под ред. Эмануэля Н.М.М.: Металлургия, 1985 стр ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ Б.С. Альжанова, Л.М.Сатаева, Б.Н.Корганбаев, Ж.С.Альжанова Академический инновационный университет Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауэзова Технологические мероприятия по рационализации производства нефтеперерабатывающих предприятий, направленные на сокращение водопотребления, уменьшение расхода сточных вод, сбрасываемых в водоемы весьма разнообразны. В целом, одним из рациональных решений сокращения водопотребления и защиты окружающей среды от загрязнения является внедрение оборотного водоснабжения.

Многократное использование воды конечно же сокращает объем сточных вод, сбрасываемых в водоемы. Однако следует учитывать требования, которым должна удовлетворять вода, применяемая в системах оборотного водоснабжения, не только с точки зрения обеспечения нормального технологического процесса производства, но и санитарно-гигиенических нормативов. Оборотная вода должна быть безвредна для обслуживающего персонала и не иметь дурного запаха. Особенно важно качество воды в бактериологическом отношении. Как известно, в биохимически очищенных сточных водах все же остаются загрязнения, в том числе биогенные элементы (соединения азота, фосфаты), которые могут при повторном использовании в известной степени «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

представлять опасность для здоровья человека. Доочистка сточных вод должна обеспечить безопасность в эпидемическом отношении и снижение концентраций биогенных веществ, способствующих биообрастанию трубопроводов. Следует учесть, что наиболее часто используемая на НПЗ доочистка сточных вод фильтрованием через гранулированную загрузку не устраняет запах и окраску воды. Одним из таких эффективных методов очистки и является реагентная очистка сточных вод, в частности, методы коагуляции и флокуляции воды.

Для устранения недостатков существующих способов очистки сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий предложена технология эффективной очистки сточных вод с использованием реагентного метода очистки с применением нового полиэлектролитного флокулянта (рисунок 1). На очистных сооружениях ТОО «ПетроКазахстан Ойл Продактс» проведены опытно-промышленные испытания по очистке промышленных сточных вод образовавшихся на предприятии. Для обеспечения более полной очистки в линию очищенной сточной воды подкачивается флокулянт - полиэлектролитный полимер, который способствует быстрому и лучшему слипанию частиц нефтепродуктов. В качестве флокулянта при очистке нефтесодержащих сточных вод ТОО ”ПКОП” использовался полиамфолитный полиэлектролитный флокулянт Nа-Накфлок. Испытания проводились путем введения в очищаемую воду полиэлектролитный флокулянт Nа-Накфлок в количестве 0,5-3 мг/л.

Анализ результатов исследований показал, что оптимальная доза флокулянта полиэлектролитный флокулянт Nа-Накфлок составляет 1,5-2,0 мг/л, при которой степень очистки сточной воды по взвешеннным веществам и нефтепродуктам достигает 95-97%.

Отстойник-уплотнитель с рециркуляцией осадка со встроенным уплотнителем и с внешней рециркуляцией осадка обеспечивает оптимальную флокуляцию и работает с использованием принципа тонкослойного отстаивания. В его состав входят следующие элементы:быстрый смеситель;

флокулятор с перемешиванием;

флокулятор с поршневым потоком;

резервуар-отстойник (около 90 % флокул подвергаются в нем отстаиванию и уплотнению и не поднимаются в зону тонкослойного отстаивания);

тонкослойный модуль с перегородками над которым установлены зубчатые отводные лотки;

система возврата уплотненного осадка на вход в отстойник.

Флокулятор отстойника имеющий два последовательно установленных реактора (высокоскоростной с перемешиванием и низкоскоростной с поршневым потоком). В отстойнике-уплотнителе происходят следующие процессы:

- отстаивание в поршневом потоке большей части осадка, которое происходит за счет значительного увеличения скорости отстаивания, что становится возможным благодаря размерам и в первую очередь плотности флокул;

- доочистка в тонкослойных модулях: оставшиеся флокулы задерживаются тон кослойными модулями с системой распределения по потоку на выходе, благодаря чему скорость потока обрабатываемой воды не увеличивается (в противоположность системам распределения по входу) и флокулы сохраняют свою целостность;

кроме того, равномерность скоростей потока воды и флокул исключает вероятность локального взмучивания осадка, так что осветленная вода имеет одинаковое качество на всей поверхности ее отвода;

уплотнение осадка, производимое с помощью донного скребка с граблями;

оно осуществляется гораздо быстрее благодаря повышенной плотности флокул.

Преимуществами отстойника-уплотнителя при его эксплуатации являются:

- обладает высоким быстродействием, что позволяет делать его более ком пактным по сравнению с другими отстойниками;

- достаточно гибок в эксплуатации и малочувствителен к изменениям качества и расхода обрабатываемой воды, поскольку концентрация твердой фазы в зоне 234 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

флокуляции главным образом зависит от рециркуляции уплотненного осадка и в меньшей степени - от сфлокулированных ВВ в обрабатываемой воде;

- позволяет достигать значительного снижения уровня загрязненности, что свидетельствует о высоком качестве работы реактора и выходных тонкослойных модулей и делает излишней установку последующих фильтров при обработке многих видов промышленных вод. Во всех случаях сочетания осветления с химическим осаждением качество обработанной воды свидетельствует о превосходных результатах.

- вырабатывает концентрированный осадок, который можно обезвоживать без применения промежуточных уплотнителей.

Флотатор осветления. Флотатор осветления работает по принципу косвенного насыщения. Необходимость разработки высокоскоростной технологии флотации диктовалась стремлением повысить скорость разделения фаз сверх 10-12 м/ч и тем самым уменьшить размеры сооружения. основные работы велись в следующих направлениях:

- обеспечение диффузии насыщенной воздухом воды по всей площади флота ции;

- применение донных коллекторов или перфорированного днища для сбора воды на всей площади флотатора, а не только на одном из его концов;

- применение погружных тонкослойных систем, главная роль которых заключа ется в задерживании пузырьков воздуха, обеспечении их коалесценции и, в создании условий, благоприятствующих их всплытию.

В результате эмпирических усовершенствований конструкции флотатора во вто ром направлении удалось создать настоящий равномерный слой пузырьков высотой от 1 до 2 м.

Слой пузырьков, а фактически «подушка», концентрация которой уменьшается в направлении сверху вниз, продолжает флокуляцию, усиливает процесс сцепления флокул с пузырьками воздуха и позволяет увеличить скорость подъема комплексов из флокул и пузырьков воздуха за счет повышения скорости подъема микропузырьков с до 30-40 м/ч в результате их коалесценции и/или агломерации. Дополнение такого подхода разработками в третьем направлении позволило еще немного увеличить эти скорости.

Действие слоя пузырьков чем-то подобно действию слоя осадка в отстойниках:

флокуляция внутри слоя может продолжаться, однако разделение твердой и жидкой фаз улучшается благодаря более высокой, чем в традиционных реакторах диффузионного типа, концентрации пузырьков и флокул, что увеличивает вероятность их столкновения. Кроме того, «свободные» пузырьки могут коалесцировать между собой.

В результате:

- конфигурация флотатора со слоем пузырьков отличается от формы тради ционного флотатора: его «длина» (расстояние от входа до выхода) меньше «ширины», за счет чего слой пузырьков распространяется по всему объему аппарата;

- длительность предварительной флокуляции может быть сокращена до 10- мин (вместо 20-30 мин);

- полезная скорость флотации возрастает до 20-40 м/ч в зависимости от харак теристик флокул и температуры воды;

- благодаря своей конфигурации флотатор удобен для отвода флотопродуктов переливом (небольшая высота при значительной ширине). «Гидравлический нож»

позволяет отделить от стенок слой флотопродуктов, что уменьшает количество воды, сливающейся вместе с ними.

«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

9 6 1 2 3 1 – быстрый смеситель;

2 – флокулятор с перемешиванием;

3 – резервуар – отстойник;

4 – осадок;

5 – тонкослойный модуль с перегородками;

6 – подача воздуха;

7 – слой пузырькового воздуха;

8 – отвод флотопродуктов;

9 и 10 – адсорбер;

11 и – бентонит.

Рисунок 1 – Технологическая схема очистки сточных вод от нефтепродуктов На основании проведённых испытаний, а также литературного анализа работ различных исследователей с целью достижения необходимого эффекта очистки сточных вод от нефтепродуктов нами разработана технологическая схема, отвечающая последним достижениям науки и техники.

Основным типом адсорбционных установок до последнего времени остаются установки периодической адсорбции, в которых адсорбер со стационарным слоем адсорбента после окончания стадии очистки или разделения переключается на стадию десорбции. Другим перспективным методом, обладающим рядом значительных преимуществ, является метод очистки и разделения смесей в движущемся слое адсорбента. К сожалению, до сих пор не решена проблема получения прочных в условиях движущегося слоя шариковых адсорбентов, в связи, с чем широкая промышленная реализация метода затрудняется.

Недостатками известных используемых адсорберов является малая эффективность работы аппарата, неполное использование ёмкости адсорбента, недостаточно равномерное распределение адсорбируемой фазы в слое бентонита, громоздкость, сложность проведения регенерации адсорбента и обслуживания аппарата, невысокая степень очистки водного раствора.

Для устранения недостатков существующих способов очистки сточных вод от нефтепродуктов в технологическую схему включён адсорбер, позволяющий с наибольшей эффективностью производить процесс очистки стоков, улучшить условия контакта адсорбента с жидким потоком, равномерно распределить жидкий поток в слое адсорбента, упростить регенерацию адсорбента и снизить трудозатраты.

Процесс очистки проводят в массообменном аппарате с неподвижным слоем адсорбента. Массообменный аппарат содержит корпус, камеры контакта с расположенным в них слоем бентонита (вертикально расположенные параллельные камеры контакта адсорбента с жидкой фазой выполнены в форме прямоугольника, причём длина его составляет 2,5 ширины, а пространство между ними служит камерой для теплоносителя), перфорированную перегородку, нижнюю сетку, распределительное устройство, штуцеры для ввода жидкой фазы, для вывода очищенной жидкой фазы, для ввода и вывода теплоносителя, для ввода и вывода регенерирующего агента.

236 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Водный поток, содержащий нефтепродукты, подаётся в верхнее сечение аппарата, пройдя распределительное устройство, водный раствор фильтруется через слой бентонита в камерах контакта и выводится из аппарата через соответствующий штуцер.

При прохождении потока из верхнего сечения аппарата в камеры контакта выравнивается объёмная плотность потока по сечению аппарата и равномерно распределяется.

При понижении степени очистки сточных вод адсорбентом, о чём свидетельствует повышение концентрации поглощаемого нефтепродукта в очищенном водном потоке, фильтрующую загрузку подвергают регенерации. Для этого при помощи кранов штуцеров отключается подача исходного водного потока, вводится регенерирующий агент (острый пар) и подаётся в камеры контакта водного потока с адсорбентом.

Отделённый от бентонита нефтепродукт в смеси с регенерирующим агентом выводится через соответствующий штуцер.

Эффективность адсорбера увеличивается за счёт высокого использования полезного объёма аппарата, увеличения степени обработки адсорбционной ёмкости бентонита в слое, равномерного распределения исходной жидкой фазы в слое адсорбента, возможности вести регенерирование адсорбента без его выгрузки, стабильности качества очищенной сточной воды, равномерности термостатирования слоя адсорбента, а также компактности аппарата, что сокращает капитальные затраты и эксплутационные расходы.

Непрерывность процесса по жидкой фазе обеспечивается соединением двух одинаковых адсорберов. Когда один из адсорберов работает в процессе очистки водного потока, другой адсорбер находится на стадии регенерации.

что предлагаемые нами более безопасные технологические решения способны внести существенный вклад в улучшение экологической ситуации на нефтеперерабатывающих предприятиях и прилегающих к ним территорий.

Литература 1. Тарасевич Ю.И. Природные сорбенты в процессах очистки воды. – К. : Изд-во "Наук. думка", 1981. – 206 с.

2. Композиционные наноматериалы на основе кислотно активированных монродные сорбенты СССР. М.: Недра, 1990, 208 с. 7. Батталова Ш.Б.

3. Батталова А.Х.(2), Зольников В.В.(1), Маллябаева М.И.(2).Сорбенты на основе нефтей и продуктов их переработки для извлечения ионов цветных металлов.

4. Боканова А.А., Мырзабекова А.М., Нурпеисова М.Б. Комплексная очистка сточных вод кумкольского месторождения от нефтепродуктов //Научно технологическое развитие нефтегазового комплекса. Первые международные научные Надировские чтения сб. нау. тр. - Алматы - Атырау, 2003. - С.353-355.

К СИНТЕЗУ ПЕНОМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ОБОГАЩЕННЫХ КРЕМНЕЗЕМОМ ГОРНЫХ ПОРОД Б.Е.Жакипбаев Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауезова В основных направлениях Государственной программы по форсированному индустриально-инновационному развитию Республики Казахстан на 2010 – 2014 годы предусмотрены развитие производства конкурентоспособных, энергосберегающих строительных материалов, изделий и конструкций, а также расширение минерально «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

сырьевой базы их производства. Одним из таких инновационных материалов для Республики является силикатный пеноматериал на основе местных обогащенных кремнеземом полезных ископаемых.

Пеностекло ныне весьма популярный строительно-технический материал, спрос на который растет вместе с увеличением объемов строительно-монтажных работ не только в гражданском строительстве, но и во всех отраслях промышленного строительства. Этот материал, обладая высокими теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами, очень стоек к воде и микроорганизмам, различного рода бактериям, а также к другим агрессивным агентам в атмосфере, почвах и воде.

В настоящее время производство основной массы пеностекла связано с применением отходов заводов по выпуску строительного и тарного стекла. Нередко в качестве сырья используются специальные стекольные грануляты, составы которых характеризуются содержанием (в масс %) SiO2 70-72, СaO 7-8, MgO 3-4, Na2O 15-16, Al2O3 до 2. Для удовлетворения данных соотношений химического состава, как правило, разрабатывают шихтовые смеси из кварцевых песков, известняков, доломитов, соды и сульфата. Как видно, состав шихты не простой. Если учесть все требования по стандартам к компонентам, то можно представить всю сложность и трудоемкость формирования шихт. А также немаловажно учесть, что производство пеностекла по такой схеме технологически сложно и весьма энергоемко.

Как видно из вышеуказанных данных химического состава известных стекольных гранулятов для производства пеностекол, два компонента, а именно, SiO2 и Na2O составляют почти 90% всей массы. Очевидно, что по существу мы имеем дело с двухкомпонентной силикатной системой Na2О – SiO2.

Система Na2О – SiO2 имеет важное значение в технологии получения натриевосиликатных стекол и в производстве натриевого растворимого стекла. Кроме того, данная система является частной по отношению ко многим системам, имеющим большое прикладное значение. [1] Система Na2О – SiO2 изучена в пределах 30-100% SiO2, так как составы с более высоким содержанием Na2О чрезвычайно агрессивны и в настоящее время особого практического значения не имеют.

Диаграмма состояния системы Na2О – SiO2 представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Диаграмма состояния системы Na2О – SiO2 [1] Согласно диаграмме, в системе образуются три химических соединения:

дисиликат натрия Na2О – 2SiO2, метасиликат Na2О – SiO2 и ортосиликат 2Na2О – SiO2.

Сокращенно эти соединения обозначаются соответственно 1:2, 1:1 и 2:1 по 238 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

количественному соотношению оксидов, начиная с оксида элемента меньшей валентности.

Дисиликат натрия Na2О – 2SiO2 плавится без разложения при 8740С. Имеет три полиморфные формы с температурами превращения 707 и 6780С. Существуют данные о возможности полиморфных превращений при 593, 573 и 5490С.

Высокотемпературная форма дисиликата натрия относится к ромбической сингонии, плотность – 2,47-103 кг/м3. Низкотемпературная форма - моноклинная, плотность – 2,57-103 кг/м3.

С SiO2 соединение Na2О – 2SiO2 дает самую легкоплавкую в данной системе эвтектику с температурой плавления 7900С. Область составов, прилегающих к дисиликату натрия, характеризуется наиболее низкой температурой ликвидуса в системе и, следовательно, отвечает наиболее легкоплавким смесям.

Метасиликат натрия Na2О – SiO2 плавится конгруэнтно при 10890С. С дисиликатом натрия образует эвтектику с температурой плавления 8460С. Эвтектика между метасиликатом и ортосиликатом более тугоплавка и соответствует температуре плавления 10220С.

Ортосиликат натрия 2Na2О – SiO2 плавится инконгруэнтно при 11200С, разлагаясь на Na2О и жидкость. По данным Крачека, полиморфных форм не имеет.

В области составов, прилегающих к SiO2, имеются линии полиморфных превращений кристобалита в тридимит – 1470°С и тридимита в -кварц – 867°С.

Диаграмма состояния системы Na2О – SiO2 представлена в области температур выше 700°С. Поэтому на диаграмме не показана линия полиморфного превращения кварца в -кварц при 573°С.

Температуры ликвидуса при первых же добавках Na2О к SiO2 резко падают.

Температура плавления смесей снижается с 1728°С для чистого SiO2 до 790°С для эвтектического состава, содержащего 26,1% Na2О.

Кроме этих хорошо изученных соединений, в системе установлена возможность образования трехнатриевого дисиликата 3Na2О – SiO2 с конгруэнтным плавлением при 1122 0С и трисиликата натрия Na2О – 3SiO2 c температурой плавления 7500С. [1] Как видно из диаграммы состояния двухкомпонентной системы Na2О – SiO2, существуют в ней смеси, температуры плавления которых ниже почти на 10000С, чем температура плавления чистого кварца. Это обстоятельство натолкнуло нас на исследование системы с участием обогащенных аморфным кремнеземом осадочно химических горных пород – опок и NaОН.

Химические составы опок из месторождений Кынгракское и Дарбазинское Южно-Казахстанской области, выбранных нами для экспериментальных исследований, очень близки между собой и характеризуются нижеследующими пределами содержаний (таблица 1). [2] Таблица 1 – Химические составы опок Содержание оксидов, % по массе SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O K2O SO3 Н2О ппп 69,97- 6,11- 2,37- 0,25- 0,3- 0,98- 0,55- 0,69- 0,76- 3,34- 3,97 78,63 10,38 3,44 0,45 2,19 1,82 1,07 1,12 3,75 4,36 6, Схема лабораторных исследований по выявлению вспучиваемости опок с добавками NaОН состояла в следующем. Приготовлялись смеси измельченного порошка опок с водным раствором NaОН. Затем производился обжиг массы при различных температурах. Были опробованы множество вариантов по фракциям измельченной кремнистой породы, концентрациям NaОН и ее количествам, а также температурам обжига и их экспозициям.

«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Положительные результаты по вспучиванию исследуемых составов получены при температурах обжига 600-9000С. По всей вероятности, при этих условиях успевают образоваться некоторые из легкоплавких фаз, указанных выше в диаграмме состояний двухкомпонентной системы Na2О – SiO2. Новообразования, помимо легкоплавкости, обладают газопроницаемостью и как полурасплав силикатного состава определенной вязкости склонны к порообразованию, которые при остывании дают пеностекло.

Рисунок 2 – Образец пеностекла на основе сырья Кынгракского месторождения (образец получен из массы объемом примерно 8 см3) Установлено, что степень поризации лабораторных образцов зависит от вязкостных свойств смеси, ее состава и температуры термообработки.

Почти все разработанные составы при вспучивании хорошо заполняют формы различной конфигурации.

Как показали эксперименты, количество используемого раствора сильно влияет на качество поризации и температуру обжига.

Установлено, что отдельные разработанные составы при термообработке увеличиваются в объеме в 3,5-5 раз. Выявлены закономерности в формировании поризованных изделий на основе кремнистых пород.

Литература 1. Горшков В.С., Савельев В.Г., Федоров Н.Ф. Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений. – Москва: Высшая школа, 1988. – 400с.

2. Бишимбаев В.К., Есимов Б.О., Адырбаева Т.А., Руснак В.В., Егоров Ю.В.

Минерально-сырьевая и технологическая база южно-Казахстанского кластера строительных и силикатных материалов. Монография. – Алматы, 2009. – 266 с.

КЕНТАУ ІРІНДЕГІ НДІРІС АЛДЫТАРЫНАН ОРАСЫНДЫ БЛІП АЛУ Э.Д.Асарова, М.О.Алтынбекова.А.Ясауи атындаы ХТУ Соы жылдары лем бойынша зекті болып отыран проблемаларды бірі – тсті металлургия ндірісі алдытарыны ндіріс орындары маында тонналап жиналып, оршаан ортаны ластауы болып отыр. Соы кезде геологиялы баылау жмыстарыны арыны тмендегені соншалы, алды сатау оймалары осымша шикізат кзін атаруы бден ммкін.

Тсті металлургия рылымыны 47%-ы орасын-мырыш, 30%-ы мыс, 8%-ы алюминий нерксібіні, титан-магний, вольфрам, молибден, сирек металдар 240 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

нерксібіні лесінде [1]. орасын-мырыш нерксібі Шыыс, Отстік жне Орталы азастанда орналасан. Тсті металлургия ндірісіні арынды дамуы, сйкесінше оларды алдытарыны млшеріні артуына, кптеп жинаталуына кеп соуда. азіргі кезде ауыр тсті металдарды тотыан жне аралас кендерін байыту технологияларыны анализі, металдарды жартысынан кп млшеріні алды рамына туіні негізгі себебі, оларды тотыан формада болуына байланысты екендігін крсетіп отыр. Жаа флотореагенттерді олдану практикасы, комбинацияланан схемаларды олдану металды бліп алуды 2-3 %-дан арты млшерде жоарылатпайды. Соы жылдары сынылан жаа реагентжинаыштар ымбат, ал оларды тиімділігі белгілі бір млшерде иын жзеге асатын шарттарды ата сатауды талап етеді (себебі тотыан иын байытылатын кендерді рамы трасыз болып келеді).

Отстік азастан облысы Кентау аласындаы «Ащысайтстіметалл»

комбинатыны бірнеше жылдар бойы ызметі нтижесінде жинаталан алды сатау оймасындаы орасынны орташа млшері 0,7%-ды, мырыш млшері 1,1% ды райды екен. Осыан байланысты Кентау іріндегі кен байыту фабрикаларыны негізі экологиялы проблемалары биосфераа тараан орасын алдытары болып отыр [2].

Сонымен Кентау ірі ндіріс алдытарын айта деу масатында жргізілген лабораториялы зерттеулеріміз флотацияланбайтын минералдарды сульфидтеуді жаа дісін амтиды. Эксперименттік жмыстарымызды зерттеу обьектісі ретінде «Ащысайтстіметалл» кен байыту комбинаты алдытары алынды. алды рамында орасын негізінен мына минералдар трінде кездесетіндігі аныталды: церуссит 0,24%, галенит -0,26%, англезит-0,04%, плюмбоярозит-0,06%. алды рамында тотыан орасын минералдары 56,6%-ы райды.

Сульфидтеуші реагент ретінде олданылатын натрий сульфиді ерітіндісі алдын ала траты электр тогы арылы катодты поляризацияланады.

Флотацияа ажетті натрий сульфиді ерітіндісі активтілігін жоарылатуа арналан ондырыны принципиальді схемасы 1- суретте крсетілген.

7  А 5  Na2S  ерітіндісі 8  NaOH ерітіндісі  Сульфидтеу шін 4  1  1.Электролизер 5. Амперметр 2.КМ-катионитті мембрана 6. Реостат 3.Катод (темірден) 7. Ток кзі 4.Анод (графиттен) 8. Кілт Сурет – 1. Флотацияа ажетті натрий сульфиді ерітіндісі активтілігін жоарылатуа арналан ондырыны принципиальді схемасы «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

рамында 0,58% орасыны бар нтаталан алдыты С: 2:1 атынасында араластырып, пайда болан ойыртпа, клемі 300 мл электролизерге салынды.

Электролизерді катодты жне анодты кеістіктері МК-40 катионидті мембранасымен блінген. Катод ретінде темір, анод ретінде графит электроды олданылды. Алдын-ала дайындалан натрий сульфиді ерітіндісі катод кеістігіне берілді. рамында орасыны бар гравитациялы діспен [3] байытылан алды суспензиясы катод кеістігінде поляризацияланады. Электролиз 200-1000 А/м2 катодты ток тыыздыына 10-80 минут уаыт аралыында жргізілді. Электролизден кейін рамында орасыны бар суспензия флотациялау процесіне жіберілді.

1- Кесте. рамында орасын бар алдытарды флотация арылы байытуа кбіктендіргіш (Т-80) клемні сері Кбіктендіргіш клемі, мл 7 10 12 15 (Pb)%, орасынны 81,4 84,86 89,39 86,36 85, бліну дрежесі 1-кестеде рамында орасын бар алдытарын флотациялаанда орасынны флотоконцентрата ту дрежесіне кбіктендіргіш клеміні сері крсетілді.

Реагенттерді йлесімдігі, жинаышты сорбциялы абатыны ажетті рамын жне кпіршікті блшекпен контактісіні беріктігіні бірнеше есеге артуын амтамасыз етеді. Ол флотацияланатын орасын минералыны бліп алу ммкіндігін жоарылататындыы деби деректерде [3] келтірілген. Мысалы, Ащысай комбинатыны байыту фабрикаларында бутил ксантогенаты мен Т- кбіктендіргішіні йлесімдігі орасынды бліп алу дегейін 2,5-4 %-а арттыруа ммкіндік береді. Кбіктендіргіш массасы 100 г. ойыртпаа 12-15 мл аралыында болан кезде орасынны флотоконцентрата ту дрежесі оптимальды мнді крсетті.

2-Кесте. рамында орасын бар алдытарды флотация арылы байытуа флотореагенттерді сері.

Флотораегент- Пропильді Бутилді САН-1 САН-2 САН- тер конц, г/л аэрофлот аэрофлот аэрофлоты аэрофлоты аэрофлоты (Pb)% 82,4 84,30 86,54 86,84 88, 2-кестеде, аэрофлоттарды 3 трлі лгісі жне бутилді ксантогенатты олдану кезіндегі орасынны флотоконцентрата ту дрежелер крсетілген. САН-1, САН-2, САН-3 аэрофлоттарын олдану орасынды бліп алу дрежесін 1,4%, 1,8% жне 2,8% арттыруа болатындыын крсетті жне бл кезде алдытаы металды млшері кемиді.

Тжірибелер негізіндегі кендердегі тотыан орасын минералдарын флотациялау кезінде сульфидтеуді р минерал шін отайлы рН мнін стау арылы жргізу тиімді екндігі аныталан. Ал сульфидті минералдар флотациясы рН 9- кезінде жасы нтиже береді. Флотация кезінде еритін тздар мен шламдарды зиянды серін бейтараптау шін рН-ты жоарлату тиімді болып саналады. Кен рамындаы еритін тздар мен шламдарды млшері кбейген сайын флотацияныф рН мнін міндетті трде 9,5-ке жаын етіп стайды. Барлы тотыан орасынды минералдарды сульфидтелуімен флотациялануыны отайлы рН мні 9-10-а те.

Осындай технологиялы крсеткіштерді рН мнін реттемей-а алуа болды, біра ойыртпата олара сйкес отайлы мндерді стап тру ажет. Алайда, бл жадайларды уаытты зарта отырып флотацияны ажетті фронтын лайту ажет.

242 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

орыта айтанда алды рамындаы орасын минералдарын гравитациялы жолмен тндырып, рі арай сульфидтеу арылы рамында орасынны млшері кп шикізат алуа болатындыы крсетілді.

дебиеттер 1. Абишев Д.Н., Еремин Ю.П. Обогащение тонковкрапленных руд –приритетное направление горно-метеллургического комплекса. «Промышленность Казахстана», 2000г, 2-часть, 96стр.

2. Э.Д.Асарова,С.Расул,.Б.Баешов. рамында орасыны бар кен-байыту фабрикасы алдытарын гравитациялы жолмен байыту дісі..А.Ясауи атындаы университет хабаршысы. №2,2006ж.

3. Асарова Э.Д., Баешов.Б. орасынды-мырышты кенні флотациясына реагенттерді сері. «Шоан таылымы»-халыаралы конференциясыны материалдары, Ккшетау,2008ж.

МЕМБРАНАЛЫ АППАРАТТЫ КОНСТРУКЦИЯЛЫ ЖНЕ РЕЖИМДІ ПАРАМЕТРЛЕРІН ЖЙЕЛІК ТАДАУ БОЙЫНША ІС-ТЖІРИБЕЛІК СЫНУ НТИЖЕЛЕРІ Г.С.Шаймерденова, О.П.Байысбай, М.И.Сатаев, Ш.З.Ескендиров, А.Н.Бексеитова М. Ауезов атындаы Отстік азастан мемлекеттік университеті ндірісті ааба суларыны негізгі крсеткіштері келесі мліметтермен сипатталады (1-4 кестелер): ааба сулар рамы – тікелей таза кгілдір – 20%, тікелей жасыл – 25%, тікелей ызылт - 25%, тікелей ара - 30%;

ааба суларды негізгі крсеткіштері – алашы ааба суларды млдірлігі – 0 см, оттегіні химиялы ажеттілігі (ОХ) – 7, – 7,9, сйылтуды боялу интенсивтілігі – 1:56-1:135.

Кесте 1 - Су аындарынан бояыштарды ультрасзгілік бліп алуды мембраналы аппараты мен процестеріні сипаттамалары Аппаратты зындыы L, м 0, Аппаратты ені В, м 0, Аппаратты биіктігі Н, м 0, Мембраналы элементтерді саны 4,1610- німділігі Q, м /с Аын жылдамдыы V, м/с 0, Концентрациялы поляризация КП 1, Ультрасзгілеуден кейінгі тсі, см Бастапы бояыш концентрациясы, кг/м 0, озаыш кш P, мПа 0, Бліп алу эффективтілігі Эк, % Мембрананы трі полимерлі Тотыу бихроматы, кг О2/м 0, Су рН 7, «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Кесте 2 - ЖШС "Эластик" бояыш рлегіш ндірісіні ааба сулары рамы Бояыш трі Тікелей таза Тікелей Тікелей Тікелей кгілдір жасыл ал-ызыл ара Пайызды рамы, % 20 25 25 Кесте 3 - Ааба суларды негізгі крсеткіштері Алашы ааба ХШК Еріген бояуды Ультрасзуден Эффективт суды арындылыы кейінгі тсі, см ілік,% млдірлігі 0 7,2-7,9 1:56 – 1:35 30 98- Кесте.4 - Ультрасзгілік концентрлеуді негізгі параметрлері Температура озаыш тімділік Селективтілік Концентрлеуді, % G, м /м с Т, К кш эффективтілігі P, мПа Эк, % 1,0510- 310-320 0,8-0,9 87-88 рамында бояыштары бар ааба суларды алынан нтижелерді тексеру шін Шымкент аласындаы ЖШС «Эластик» бояыш-рлегіш ндірісіні ааба сулармен тжірибелер жргіздік. Тазалау эффектіні мембраналы тазалау уаытына туелділігі, концентрлеу эффективтілігі тімділік жне селективтілік модельді бояыш ерітінділермен жргізілген тжірибедегідей шарттарда зерттеледі.

Мембраналы техналогиялар бойынша ааба суларды тазалау нтижесінде алашы ХПК мні 60 - 65% шамасына тмендейді. Сонымен, ааба сулармен жргізілген тжірибелер толыымен аланда лабораториялы жадайдаы таза бояыштармен жргізілген нтижелерді длелдеді. ЖШС «Эластик» ндірісіндегі ааба суларды тазалауда мембраналы аппараттарды олдану тиімді болатынын крсетті.

тімділікті ысыма туелділіктерінен (1 сурет) ааба суларды тазалау процесі задылытары, модельді ерітінділерді тазалау задылытарымен сйкес екендігін крсетті. німділікті е жоары мні ысымны 0,8 – 1 МПа аралыында байалады.

Селективтілік 0,25 кг/м3 аралыында жоары мнге ие. Осыларды ескеріп сынылан ультрасзгілерді оптималь параметрлері ааба суларды тазалауда жеткілікті тиімді болады деп есептейді.

1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 – тжірибелік мндер 1.1 Х – тжірибелік ндірістік мндер.

1 Пунктир – (3.20) тедеу арылы есептелінді 9 8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 ысым Р, МПа 1 сурет – тімділікке ысымны сері 244 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Сонымен, тікбрышты мембраналы модульдерді жне эластикалы білікшелі элементтерді олдану, мембрананы жмыс істеу уаытын, тозу мерзімін зартады, нтижесінде мембрана беттерін жне кеуектерін тазалау тиімділігін жоарылатуа болады.

Ерітінділерді ультрасзгілік блуді бл дісі тоыма, жеіл жне химия нерксіптерінде олдануа тиімді, ал мембраналы аппарат концентрациялы поляризация серін тмендету есебінен оспаларды блуде те тиімді.

Тазартыш ондырыларды кескіндері бойынша ааба су орташаланып екпінді реагенттік флотацияа шырайды. Реагенттер ретінде алюминий сульфаты жне к олданылады. Флотошлам вакуум сзгіде сусыздандырылады жне оыса (отвал) шыарылады.

Біз сынан кескінде (2 сурет) ааба су механикалы тазалаудан кейін орташаланып мембраналы аппарата беріледі.

1 - абылдаыш ыдыс, 2 - м стаыш, 3 - бірінші дегейлі тндырыш, 4 -радиалды тндырыш, 5 - араластырыш, 6 - тегеурінді флотатор, 7 - мембраналы аппарат.

2 сурет - Ааба суларды тазалауды технологиясы Ааба суларды мембраналы тазалауды сынылан дісінде, рамында бояыштар бар ааба су тазаланан суа арналан бак пен мембраналы аппарат арасында циркуляция жасайды, ал мембрана саылауларынан шыан пермеат мембраналы элементтер абатына жіберіледі, одан шыып блгіштер арылы пермеаттар жиналатын бакка теді.

Мембрана арылы тангенциалды сзгілеп мерзімді жуылу, ааба суларды мембраналы тазалау рдісінде, тазалау тиімділігін жоарылату, энергия шыынынан азайту масатында су аынын реверстеумен атар мембрананы екі жаынан кезекпен ысым айырымын туызады.

Ааба суларды тазалау технологиялы кескінінде тазаланатын суды тартатын насос тазаланан тез жиналатын бакпен осылан ттікше, осылан айдайтын ттікше, одан шыатын сулы ерітінді йылан бак, ал мембраналы элементтер абаты концентрат жиналатын бакпен осылан.

«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

МЕМБРАНАЛЫ АППАРАТТЫ ЕСЕПТЕУДІ ИНЖЕНЕРЛІК ДІСТЕМЕСІ Г.С.Шаймерденова, О.П.Байысбай, М.И.Сатаев, Ш.З.Ескендиров, Ж.А.Тулебаев М. Ауезов атындаы Отстік азастан мемлекеттік университеті Иілгіш білікшелі элементтері бар мембраналы аппаратты есептеу дістемесіні алгортимі 1 суретте келтірілген.

Бастапы мліметтер: ааба суларды физикалы химиялы мліметтері, ааба суларды шыыны.

Мембраналарды жмыс бетін есептеу. Мембрана трін тадау.

Мембраналы аппаратты секциялауы. Аппараттаы элементтерді жалпы санын есептеу.

Мембрананы селективтігін есептеу. Мембрана бетіне блшектерді дрейф ытималдыын есептеу. ткізгіштікті жне селективтілікті есептеу.

Беттік активті мицеллалы ортада мембраналы кеуектеріндегі оспалар еруін есептеу. Мембрана кеуектеріндегі мицеллалы ерітіндіні еру фронты зындыын есептеу.

Гидравликалы кедергіні есептеу. ысым дегейіні айырмасын есептеу.

Насосты су ысымын есептеу.

1 сурет – Мембраналы аппаратты есептеу дістемесіні алгортимі Мембраналарды жмысты бетін есептеу.

Тазаланатын сйыты жалпы клемі [1]:

r 4t H g 2d 3h1 21 h2 2 V0 8l 2r. (1) Шоырлану дрежесі [2] K x1K / x1H. (2) Филтратта ерітілген затты концентрациясы [3]:

2 S 23 Pef 1 S CP 2 S 23 Pef 1 S 2 1 S 13 S 1 S 2, (3) оспа бойынша мембрананы ткізгіштік абілеттілігін сипаттайтын интегралды параметрі:

Ki h Z i e Di. (4) 246 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Мембраналарды жмыс беті фильтрат шыынынан жне мембрана ткізгіштігінен туелді болады [4].

F Lф / G (5) Фильтрат шыынын анытаймыз:

.

Lф Lн 1 К 1 / (6) Концентрат шыынын келесі тедеумен анытаймыз:

Lk Lн Lф. (7) Екі мембранадан рылан бір элементті жмыс беті [4]:

d M 2d пер Fэ 4. (8) мнда d - сорылау тесік диаметрі.

Мембраналы аппаратты секциялануы.

Аппараттаы элементтерді жалпы саны [4]:

n F / Fэ. (9) Секциядан шыуда ерітіндіні шыынын секцияа кіруде шыыны жне секцияда фильтрат шыыны арасындаы айырманы айтамыз:

Lki Lнш Lф.э ni. (10) Бір элементтегі фильтрат шыыны:

Lф№э Lф / n. (11) Мембрананы селективтігін есептеу Шекаралы диффузиялы абатта блшекті S ара-ашытыа t уаытта концентрациялы поляризацияны факторына тзетумен ыысу ытималдылыы [5], тедеу бойынша:

Knh 4 D 2 D 1 C1 exp h exp P 4 D 4 D h 3 Kn Cs, (12) Кнудсен абатындаы мембрана бетіндегі блшек аындары, тедеу бойынша :

1 nkT j, nkT p.

4 2 (13) Ертіндіден мембрана бетіне блшектерді толы дрейфі ытималдылыы мен мембрана кеуектеріне енуі, тедеу бойынша:

PS P P2 P3. (14) C h 4 D 2 D C Kn 1 exp G PS D 4q C1 C1 h Knh 1 2 exp h 3 exp 4 D 4 D Kn. (15) Диффузия коэффициенті [4], тедеу бойынша D Di 1 2 AX C, (16) Мембрана кеуектерінде блшектерді дрейф ытималдыы, тедеу бойынша:

3 1 (С ) E P4 exp act kT. (17) Мембрана селективтігі [4], тедеу бойынша:

PS P4. (18) «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Беттік активті мицеллалы ортада мембраналы кеуектеріндегі оспалар еруін есептеу.

Еру фронт зындыы [4], тедеу бойынша:

1 d ln f 2 MCeq, (19) Мембрана кеуектеріндегі мицеллалы ерітіндіні еру фронты зындыы, тедеу бойынша 2 4 Dk a Cm 2D. (20) Мембрана кеуектері арылы тетін ерітілген затты макромолекулалары-ны ткізгіштік коэффициенті [3]:

1 exp Ar / R f, (21) Гидравликалы кедергіні есептеу Ерітінді аынны жне фильтратты гидравликалы кедергісін есепке ала насоста пайда болатын ысымын анытаймыз [1].

www 2 (22) Бірінші секциядан соысына аым жылдамдыыны алмаспауына байланысты, орташа жылдамдыты есептейміз:

у 5.551lg ср 5, x cp 2, (23) Кез келген нктеде сйыты аым жылдамдыы [1]:

0, Re, (24) Гидравликалы кедергі коэффициенті:

Н d '' rd 2 g экв, L (25) Еркінше имада ысым дегейіні айырмасы [1]:

G rV2 Gd M p П. К 96 3 12 dэ 2 dэ. (26) Насосты су ысымы:

p H h g. (27) дебиеттер 1. Джунусбеков А.С., Сатаев М.И., Голубев В.Г. Модель движения жидкости в мембранном аппарате //Поиск.– 2008, №.3 – С.128-131.

2. Ханхунов Ю.М., Хантургаев Г.А. Баромембранные процессы и аппараты: учебное пособие. – Улан- Удэ: Изв-во ВСГТУ, 1991. – 55 с.

3. Джунусбекова С.Ш., Сатаева Л.М., Шакиров Б.С., Сатаев М.И. Активный перенос примеси через мембрану //Узбекский химический журнал. - 2007, № 4. - С. 37-40.

4. Шаймерденова Г.С., Сатаев М.И., Ескендиров Ш.З. Моделирование растворения примесей в мембранных порах в среде с поверхностно-активными мицеллами. // Узбекский химический журнал. – 2007, №6. - С.64-67.

5. Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. Основные процессы н аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. - М.: Химия, 1991. - 496 с.

248 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

ГИДРОТЕХНИКАЛЫ РЫЛЫМДАРДЫ МЕТАЛЛ КОНСТРУКЦИЯЛАРЫНДАЫ ТОТТАНУДЫ ДАМУ МЕХАНИЗМІН ЗЕРТТЕУ Б.Ж.Манапбаев М.Х. Дулати атындаы Тараз мемлекеттік университеті азіргі пайдаланудаы гидротехникалы рылымдарды кбіні негізгі конструкциялары бден тозан. сіресе, те ауыр жадайларда гидротехникалы рылымдарды металл конструкциялары мен механикалы рал-жабдытары жмыс істеуде, йткені олара трлі жктер мен серлерден, моральды тозудан блек, тотаусыз жретін металды тоттануы да сер етуде. Оларды істен шыуы лкен экономикалы, материалды, экологиялы шыындара, сонымен атар адамдарды да шыынына алып келуі ммкін. Оан мысал ретінде Ресейді Саяно-Шушенск су электр станциясындаы жне Алматы облысыны ызылааш бгетіндегі апаттарды айтуа болады.

Гидротехникалы рылымдарды металл конструкциялары сумен тікелей байланыста жмыс істегендіктен, тоттану процесі оларда здіксіз жреді. Кп жадайларда тоттану металл конструкцияларыны тозуы мен істен шыуына алып келеді. Сондытан металл конструкцияларыны тоттануа тзімділігін (шыдам мерзімін) арттыру жолдары бкіл дниежзілік дегейдегі те зекті проблема болып алуда.

Ктерілген мселе бойынша жасалан талдаулар [1,2], гидротехникалы рылымдарды салу жне пайдалану тарихында металл конструкцияларды тоттануа шырау салдарынан, апатты жне істен шыу жадайларыны орын аланын крсетті.

Металл конструкцияларды тоттанудан блінуі, лі толы шешіле оймаан жне металл конструкцияларды тоттанудан орау мселелерімен айналысатын мамандарды алдында тран мселе болып табылады. Бл жадай металл конструкцияларды тоттануа шырау былысына жаа зерттеулер жргізуді ажет етеді.

Осы уаыта дейін бл рылымдардаы тоттануды табиаты жайлы кптеген зерттеулер жргізілгенімен, оларда сынылан тоттануды даму механизмдеріні келесідей кемшіліктері бар болатын:

- тоттану механизмін зерттеу кезінде, ферромагнитті материал болып табылатын металл конструкцияларды магниттік асиеттері ескерілмеген;

- сынылан механизмдерде тоттану жарышатарына Н+ жне ОН- иондарын тартатын кштер табиаты толы ашылмаан.

Сондытан жмыста, бізді ферромагнитті бйымдар болып табылатын гидротехникалы рылымдарды су ішінде кернеуленген кйде жмыс істейтін металл конструкцияларыны тоттануына магниттік асиеттерді серін зерттеу масат етіп ойылып, келесі тоттануды даму механизмі сынылады.

Су ішіне тсіру стінен бастап гидротехникалы рылымдарды металл конструкцияларыны беті ортаны адсорбциясыны серінен р трлі згерістерге шырап, оларды беттік энергиясы тмендейді жне біршама млшерде Ребиндер эффектісі орын алады. Ортаны адсорбциясы гидротехникалы рылымдарды металл конструкцияларыны бетіндегі беттік атомдарды лсіреуіне алып келеді. р трлі жктемелер мен соылар серінен гидротехникалы рылымдарды металл конструкцияларыны адсорбциядан лсіреген беттерінде жарышатар, яни реомендер [3,4] пайда болып, шекараларында тоттану басталып, кшейе тседі. Реомен алынан соы жне жктерге байланысты р трлі материалдарды шытынау жне саталу лшемдерін крсетеді. Тоттану процесі реоменді рылымдарда басталуы «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

шін, су ішінде металды тоттануы кезінде болатын химиялы реакцияларды іске асыратын физикалы-химиялы кштерді сері ажет.

Гидротехникалы рылымдарды металл конструкциялары ферромагнитті бйымдар болып табылады. Оларды рылымында тосыннан магниттелу рылымдары - домендер болады. з кезегінде, пайда болан реомендер ферромагнитті материалдар болып табылатын болат конструкцияларды алыпты домендік рылымдарын жарады. Болатты домендік рылымы бзылуы кезінде, домендерді екі блікке блінуі жреді (сурет 1), соны салдарынан жарышатарда магниттік полюстер пайда бола бастайды, ал оларды арасында магниттік ріс сер етеді (сурет 2).

Сурет 2 - Болатты доменді рылымындаы Сурет 1 – Домендік жарышаа атысты Лоренц кшіні, иондарды рылымны бліну схемасы озалыс жылдамдыыны жне магнит рісіні баыттары Ферромагнитті домендер рылымдарыны блінуінен пайда болан, яни жарышатар жиектері арасындаы магнитті рісте озалатын зарядтара (сурет 2) Лоренц кші сер етеді [5].

Электрхимиялы тоттануды бастапы процестері ткен со, яни суды Н+ жне ОН иондарына диссоциациялануынан кейін, олар о жне теріс зарядтара ие болады.

В магнит рісіндегі белгілі бір жылдамдыпен озалып жрген иондара q Лоренц кші FЛ сер етіп, оларды перпендикулярлы баыта бруа тырысады, бл магниттік рісте сер ететін Лоренц кші арылы сутегі ионы Н+ жне гидроксил - ионы ОН– жарыша жиегіндегі магнит полюстарына тартылады (сурет 3).

Берілген магниттік рісте пайда болан Лоренц кші су ішіндегі озалып жрген блшектерді абсорбциялауда те маызды орына ие. сіресе, Лоренц кшіні баытымен о зарядталан сутегі иондарын Н+ жарыша арынды сііре бастайды, йткені реоменді рылымдарды салдарынан пайда болан болатты блінген доменді жне B векторларыны баыттары Лоренц кшіне рылымында (жарышата) перпендикулярлы болып келеді (сурет 2).

Тоттануды физикалы процесі ткен со, химиялы процесс басталады, яни тоттану жарышатарыны даму кезеі - оларда тоттану німдеріні тзілуі болады.

Гидроксил - иондары ОН– темірді гидратталан иондарымен темірді (II) гидроксидінен тратын абыша райды, сонымен атар, бл кезде сутегі тотысызданады жне абсорбцияланады (сурет 4). Бл жадайа, яни кернеу астындаы тоттану процесінде жарыша арылы металды рылымына сутегіні арынды абсорбциялануына ертеректе кптеген зерттеушілер кіл блген болатын.

Біра, олар сутегіні арынды абсорбциялануына андай кшті ыпал ететінін анытамаан. Біз крсеткеніміздей, ол кш - Лоренц кші. Лоренц кшіні арасында жарышаты шына тек ана сутегіні иондары Н+ атты тартылып абсорбцияланады, йткені олар о зарядты болып келеді.

250 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Сурет 3 - Блінген домендік рылымы Сурет 4 - Жарышаты темірді (II) бар ферромагнитті бйымны гидроксидімен толыуы жне жарыша жарышаына Н+ жне ОН– шыны алдында сутегі-кернеуленген айма иондарыны тартылуы шекті комбинациясына алып келетін сутегі иондарыны тотысыздануы Жарышата сутегі иондары Н+ тотысызданып, екі слба бойынша жарышатан кетеді, яни бір блігі металды рылымына жарышаты шы арылы абсорбцияланады, ал алан блігі газа айналып, атмосфераа тарайды. Сутегіні металл ішіне тскен блігі оны клемі бойынша жарыша шыны алдында орналасан максималды ш осьті кернеулер аймаына келіп жиналады. Бл аймаа тскен сутегі жарышаты тоттанудан су процесін тездетеді, йткені, металды сутегімен толыуы оны тоттануа тзімділігін айтарлытай тмендетеді (сурет 4).

Темірді (II) гидроксиді Fe(OH)2 болат конструкцияны бетінде диффузионды тосауылды абатты рап, ол темірді (III) гидроксидіне (-Fe3О4 - магнетитке) дейін тотыады:

4Fe(OH)2 + 2H2O + О2 4Fe(OH)3 (1) Ары арай темірді (III) гидроксидінен тратын абышаны бір блігі сусыздануа шырап, гётит - FeО(OH) пайда болады. Бл реакция келесі формуламен крсетілген:

Fe(OH)3 - H2O FeО (OH) (2) Гидротехникалы рылымдарды металл конструкциялары айнымалы жктерді (кернеулерді) траты сер ету жадайларында жмыс істейді. Кішкене ана механикалы сер ету, яни механикалы кернеулер шамаларыны жоарылауы немесе апаны жне баса да болат конструкцияларды ктеріп-тсірудегі арапайым механикалы сер ету кезінде жоарыда аталан жарышатар ашылып, гидротехникалы рылымдарды болат конструкцияларыны тоттану процесі айта басталады.

сынылан тоттануды даму механизміні теориялы аидаларын тжірибелік длелдеу масатында М.Х. Дулати атындаы Тараз мемлекеттік университетіні «Наноинженерлі зерттеу дістері» ылыми-зерттеу зертханасындаы электронды сканерлеуші JSM–7500F микроскобымен тоттанан лгілерге электронды микроскопиялы зерттеулер (сурет 5) жргізілді. Зерттеулерді жргізу шін, блшекті зерттеу жргізілген жне тоттануды даму дегейі аныталан Аса су торабыны сегментті апаларыны болат аптауынан тоттанан лгілер алынды [3].

Сурет 5 - Х2000 лайтумен жасалан лгіні тоттанан бетіні кріністері «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

Электронды-микроскопиялы зерттеулерді нтижелері крсеткендей, сырты факторларды, оны ішінде механикалы кернеулер мен жктерді серінен металл беттерінде жарышатар жне ааулар пайда болады, ал олар реомендерді бар екендігін длелдеп тр. Кптеген жарышатар домендерді лшемдерімен бірдей жне одан да тмен болып келгендіктен, оларды домендік рылымдарды жартындыы айын. 5-суретте болат конструкцияларына сер ететін жктерден пайда болан лгіні тоттанан бетіндегі жарышатар крінеді. Крсетілген сурет реоменді рылымдар жайлы жасалан теориялы болжамдара толыымен сйкес келіп тр.

сынылан теориялы болжамдарды толытай тсіндіру масатымен Аса су торабындаы металл конструкцияларыны тоттанан беттерінен алынан лгілер мен тоттану німдеріне.И. Стбаев атындаы геология ылымдары институтыны зертханаларында рентгенспектрлік микроталдау (сурет 6,7), термиялы талдау (сурет 8) жне рентгендифрактометрлік талдау (сурет 9) жргізілді. Зерттелінетін лгілерден темірді (II) гидроксиді Fe(OH)2 жне темірді (III) гидроксиді Fe(OH)3 немесе оларды німдері мен жекелей трлерін табу ажет болатын.

Сурет 6 - Сегментті апаны тоттанан Сурет 7 - Тоттану німдерінен алынан бетінен алынан лгіні спектрограммасы лгіні спектрограммасы Сурет 8 - Тоттану німдерінен алынан Сурет 9 – Тоттану німдерінен алынан лгіні термиялы талдауды лгіні дифрактограммасы дериватограммасы Жргізілген химиялы талдаулар нтижелері крсеткендей, металл бетіндегі тоттану німіні абыынан алынып зерттелінген лгіде Fe2О3 гидроксиді, темірді (II) гидроксиді Fe(OH)2, темірді (III) гидроксидіні Fe(OH)3 бір трі - магнетит Fe3O4 жне темірді (III) гидроксидіні бір блігіні сусызданудан кейінгі німі - гётит FeO(OH) кездесіп, сынылан тоттануды даму механизмі дрыс болатындыы айындалды.

сынылан кернеу астындаы тоттануды даму механизмін ескере отырып, металл конструкцияларыны бетіне алдын-ала кернеу жне жктеме тсірумен 252 «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»



Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 |
 



 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.