Министерство образования и науки Украины Министерство промышленной политики Украины
advertisement
Министерство образования и науки Украины Министерство промышленной политики Украины Национальное агентство Украины по вопросам обеспечения эффективного использования энергетических ресурсов Межотраслевой Координационный Совет «Техногенные ресурсы» АО "Центр наук о Земле, металлургии и обогащения" Республики Казахстан Одесский национальный университет имени И.И. Мечникова Биотехнологический научно-учебный центр НПП «Биоэксор» I-я Международная научно-практическая конференция и научно-техническая выставка-форум “СОВРЕМЕННЫЕ ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ” 28 сентября – 2 октября 2009 ТЕЗИСЫ Одесский национальный университет имени И.И. Мечникова 2009 3 СОДЕРЖАНИЕ СЕКЦИЯ 1 Промышленные отходы как вторичное сырье Абишева З.С., Бочевская Е.Г., Загородняя А.Н., Каршигина З.Б. Разработки технологии получения осажденного диоксида кремния и карбонатно-силикатного кека из отходов фосфорной промышленности Агапова Л.Я, Абишева З.С., Пономарева Е.И., Айтекеева С.Н., Килибаева С.К. Использование растворов от переработки вольфрам-ренийсодержащих отходов для электроосаждения покрытий на основе сплавов вольфрам-рений Антонов О.В., Тульський Г.Г., Михайленко В.Г., Хассан Мусса Диаб. Малозношувані аноди на основі Pb2O для електрохімічної обробки водних розчинів Афонина И. А., Семкина Е. В., Байрачный Б. И., Ляшок Л.В., Орехова Т. В., Момот А.С. Селективное извлечение платины, палладия, рения из отработанных катализаторов Ахметова К.Ш. Эффективность экстракционной технологии производства пентоксида ванадия в титаномагниевой промышленности Байрачный В. Б., Шапорев В.П., Нечипоренко Д.И. Макрокинетика окисления монооксида углерода в промышленных газовых выбросах Байрачный Б.И., Мануйлов М.Б., Коваленко Ю.И., Куковицкий Н.Н., Ермоленко О.А. Ресурсосберигающие электрохимические процессы переработки и обезвреживания выбросов тяжелых металлов и токсичных газов Бектурганов С.Н., Суркова Т.Ю., Павлов А.В., Юлусов С.Б. Термодинамические исследования поведения редкоземельных элементов в процессе выщелачивания урансодержащих руд 4 Бердзенишвили И.Г. Ресурсосбережение в технологии силикатно-эмалиевых покрытий Бирюкова А.А., Тихонова Т.А., Боронина А.В. Шлаки производства высокоуглеродистого феррохрома – сырье для производства огнеупорных бетонов Блайда И.А. Влияние фазового состава германийсодержащих отходов и промпродуктов на выбор методов их переработки Богатырева Г.П., Ильницкая Г.Д., Олейник Н.А., Невструев Г.Ф. Применение современных технологий повышения экологической безопасности переработки порошков сверхтвердых материалов Богатырева Г. П., Олейник Н. А., Ильницкая Г. Д., Петасюк Г. А. Технологические отходы производства бурового инструмента как вторичные ресурсы для изготовления высокопрочных порошков алмаза Богатырева Г. П., Маринич М. А., Базалий Г. А., Билоченко В.А., Козина Г. К., Фролова Л. А. Влияние методов рекуперации графитов на свойства синтезированных на их основе алмазов Виноградов Б.В., Ващенко Ю.Н., Осташко И.А., Емельяненко В.И. Повышение эффективности применения твердого остатка пиролиза изношенных шин в качестве наполнителя эластомерных материалов Володин В.Н., Акчулакова С.Т., Рузахунова Г.С., Храпунов В.Е. Дистилляционное рафинирование чернового кадмия с высоким содержанием примесей Володин В.Н., Бурабаева Н.М., Храпунов В.Е., Марки И.А. Рафинирование чернового таллия дистилляцией в вакууме Гогенко О.А., Сидорский А.В., Толстун О.И., Гогенко О.О. Технология подготовки железосодержащих отходов аглодоменного, сталеплавильного и прокатного производств с использованием торфа активированного 5 Грищенко С.Г., Ноговіцин О.В., Макагон В.Ф., Хребтова Л.І. Державна політика реалізації програм енергозбереження у промисловому секторі Драган Г., Коськин Е. Неоднородное распределение заряженных частиц в аерозолях и продуктах сгорания Журавский Г.И., Матвейчук А.С., Шаранда Н.С. Технологии и оборудование для термической переработки отходов полимеров Загородняя А. Н., Абишева З. С. Сорбционно-экстракционно-электродиализная технология получения перрената аммония из урансодержащих растворов Игнатьев М.М., Танекеева М.Ш., Ахметова К.Ш., Зейфман В.М., Ешпанова Г.Т. Ультразвуковая газодинамическая активации упорного золотосодержащего сырья Ковзаленко В.А., Мылтыкбаева Л.А., Тастанов Е.А., Бейсембекова К.О. Гидрохимическая переработка нефелинового концентрата Козловский К.П., Пластовец А.В., Кузнецов Е.А., Чернюк А.О. Оценка дробления лома ЭС в корпусах и кожухах из алюминиевого сплава Кукушкіна Н.В., Квітка О.О. Дослідження процесу поглинання важких металів із водних розчинів цеолітом, синтезованим із вугільної золи Куцин В.С., Неведомский В.А., Тимофеев А.Ю., Синяговский В.И., Жильцов В.Д. СКАРМ – технология переработки огненно-жидких шлаков в емкости для хранения токсичных и радиоактивных отходов Куцин В.С, Лапин Е.В., Ольшанский В.И., Неведомский В.А. Разработка технологии и оборудования для производства брикетов из отходов-отсевов ферросплавов 6 Луханин М.В. Исследование природных и вторичных минеральных ресурсов Кузбасса с целью механохимического (наноструктурного) синтеза новой огнестойкой керамики и огнеупоров Мылтыкбаева Л.А. Технология получения цеолитов из зол ТЭЦ Найманбаев М.А., Лохова Н.Г., Балтабекова Ж.А., Квятковская М.Н. Исследование условий выщелачивания редкоземельных элементов из хвостов сорбции урана Nesterenko V.P. Preparation, research and use of ion-exchange composites based on natural zeolites for cleaning of water solutions with purpose to create environmentally safe technologies Ниценко А.В., Храпунов В.Е., Абрамов С.А., Требухов С.А., Молдабаев М. Вакуумтермическое удаление мышьяка из промпродуктов и отходов металлургических производств с использованием сульфидизаторов Нохрина О.И., Рожихина И.Д. Способы переработки отходов ферросплавного производства Нурманова Р. А., Холкин О. С. Электроосаждение медных порошков из сернокислых электролитов в присутствии глицерина и полиэтиленгликоля Пугин К.Г. Разработка противофильтрационного экрана для полигона захоронения отходов металлургии Смирнова О.Л., Дерибо С.Г., Глушкова М.А., Мишина Е.Б. Регенерация серебра из отходов фото-, кино- и полиграфических материалов Тевтуль Я.Ю., Нечипоренко О.В., Гутт С., Сучавський М. Мембранний електролізер для вилучення іонів кольорових металів з відпрацьованих технологічних розчинів 7 Требухов С.А., Храпунов В.Е., Исакова Р.А., Марки И.А. Вакуумтермическая демеркуризация отработанных люминисцентных ламп Трубникова Л.В., Байрачный Б.И., Майзелис А.А. Электрохимическая переработка жидких и твердых металлсодержащих отходов с получением товарных продуктов Тусупбаев Н.К., Семушкина Л.В., Калиева Р.С., Кайржанова Н.С., Сулейменова У.Я. Флотация полиметаллической руды с применением экологически безопасного наноразмерного активатора сфалерита на основе оксигидроксида меди Тусупбаев Н.К., Турысбеков Д.К., Семушкина Л.В., Кайржанова Н.С., Абсиметова Н.А. Изучение распределения редкоземельных элементов в труднообогатимой свинцово-цинковой руде месторождения Шалкия Усенко Ю.И., Сапов В.Ф., Иванов В.И., Нестеренко Т.Н., Скачков В.А. Разработка энергосберегающего режима отжига бунтов стальной проволоки в колпаковой электропечи типа СГЗ Хохуля М.С., Гершенкоп А.Ш. Получение слюдяной продукции переработки техногенного сырья, находящегося в районе деятельности ОАО «КОВДОРСЛЮДА» Chelbina J.V., Tarabanko V. E. Process development of vanillin extraction obtained from wood processing wastes Яхова Е. А., Шульман А. И., Косова А. В., Тиханская Е. В. Исследование состава и свойств цитратного электролита для получения нанокристаллических Со-W покрытий при его длительной эксплуатации СЕКЦИЯ 2 Промышленные биотехнологии Блайда И.А., Васильева Т.В., Хитрич В.Ф., Слюсаренко Л.И., Барба И.Н. 8 Изучение влияния микробиолоической составляющей исходного сырья на процесс водного выщелачивания германийсодержащих отходов Васильева Т.В., Блайда И.А., Васильева Н.Ю., Слюсаренко Л.И. Изучение ацидофильных сероокисляющих бактерий и оценка их способности выщелачивать металлы Васильева Т.В., Васильева Н.Ю., Блайда И.А., Слюсаренко Л.И. Бактериальное выщелачивание германия (в условиях лабораторных экспериментов) Демин Д.В., Севостьянов С.М., Татаркин И.В. Обезвреживание и обеззараживание осадков сточных вод аминокислотными реагентами для получения компоста Иваница В.А., Васильева Т.В. Биогеотехнологии в решении проблемы техногенных ресурсов Іваниця В.О., Шилов В.І., Менчук В.В., Норочевська С.М., Рибаков С.В., Краєвський В.М., Драгуновська О.І., Баранов О.О. Біосорбційна технологія очищеннч промстоків від ванн металопрокаттів Іваниця В.О., Шилов В.І., Гудзенко Т.В., Норочевська С.М., Менчук В.В., Краевський В.М., Менчук К.М., Баранов О.О. Технологія очищення промстоків, що містять жир, поверхневоактивні речовини та галоїди Іваниця В.О., Шилов В.І., Гудзенко Т.В., Менчук В.В., Норочевська С.М., Краевський В.М., Менчук К.М., Баранов О.О. Технологія очищення промстоків, що містять жир, поверхневоактивні речовини та феноли Іваниця В.О., Шилов В.І., Менчук В.В., Норочевська С.М., Рибаков С.В., Краєвський В.М., Драгуновська О.І., Баранов О.О. Технологія енергозбереження в системах опалення та охолодження Севостьянов С.М., Дёмин Д.В., Деева Н.Ф., Ильина А.А. Деструкция полихлорированных бифенилов с применением аминокислотной композиции в почвах in suti 9 Семенченко Г.В., Беркинбаева А.Н., Мукушева А.С., Пономарева Е.И. О возможности биохимического извлечения серебра из руд Казахстанских месторождений Ульянова О.А., Тарабанько В.Е. Применение древесной коры для стимулирования роста растений СЕКЦИЯ 3 Альтернативные, возобновляемые и вторичные энергоресурсы Kwapniewski Paweł. Аналіз результатів функціонування сонячних колекторів в м. Краків Киселева С.В. Анализ результатов ветромониторинга в районе оценка потенциала ветровых ресурсов г. Ейска и Коробкова Т.П., Чернова Н.И., Киселева С.В. Современное состояние и перспективы использования микроводорослей для энергетических целей Короленко С.Д., Макордей Ф.В., Коноваленко Л.Д., Барба И.Н., Андреянов А.Д. Использование ресурсосберигающих технологий в разработке никельметаллогидридных источников ока Kuczynska I. Possibilities of utilizing steelmaking dusts with elevated zinc contents as the waste raw material Піскун В.І., Піскун Н.В. Перспективи та ефективність одержання поновлювальних джерел енергії при виробництві продукції тваринництва Процко С.А., Процко А.А., Лазарев М.Ю. Модуль по переработке ТБО и илов городских канализационных стоков Ракитянська О.Ф., Трухтанова Л.В., Поліщук В.Ю. Оптимізація характеристик безламельних електродів ХДС 10 Rustamova Sevil, Akhmedov Mubariz, Abbasova Nurana, Talibly Irada. Otaining of synthesis-gas by carbon dioxide conversion of methane on nickel catalyst prepared on a basis synthetic and chemical modified mordenitecontaining tuff Ryszard Tytko, Калініченко А.В. Польский досвід практичного використання лабораторії відновлювальних джерел енергії в процесі підготовки спеціалістів за техничними спеціальностями Толстопят А.П., Давидсон В.В., Флеер Л.А. Оценка влияния размера и распределения дисперсий на точность измерений водности водотопливных эмульсий СЕКЦИЯ 4 Рациональное использование природных ресурсов Андреянов А.Д., Кузнецова И.А., Короленко Л.И. Связь энергии Ферми Ni, Cr, Mn с электрокаталитической активностью тройных сплавов на основе этих металлов Анисимов В.С., Мартынов П.Н., Мерков С.М., Петров К.В., Подзорова Е.А., Чабань А.Ю., Шилина А.С. Исследование возможности природного сорбента трепела по очистке водных сред от техногенных и антропогенных загрязнений Барсуков В.З., Хоменко В.Г., Лихницкий К.В., Яцюк Л.А., Антоненко П.А. Электрохимическая энергетика: типы устройств, современное состояние, проблемы и перспективы Бойко Ю.И., Копыт Н.Х., Семенов К.И. Об эффективности режимов диспергирования сплошной среды Борук С.Д, Водянка В.Р. Влияние интенсивности межчастичных взаимодействий в системе металл-продукты коррозии на параметры процесса химической обработки поверхности стали Васильєв О.Д., Баклан В.Ю., Макордей Ф.В. Керамічні паливні комірки: український досвід 11 Васильева Н. Ю. Статистический аппарат для углубленного анализа данных биологического контроля с применением бактериальной тест-системы Salmonella tiphymurium TA 100 Джамбек А. А., Джамбек О. И., Макордей Ф. В., Ишков Ю. В. Электрохимическое исследование воздушных электродов на основе металлопорфиринов Дину М.И. Исследование миграции свинца в водах зоны северной тайги Копыт Н.Н., Статина Л.А., Копыт Н.Х, Бондаренко Л.Р. Создание высокоэффективных защитных покрытий на основе пен Копыт Н.Х., Стручаев А.И., Савенко Г.И. Мониторинг загрязнения городской среды выбросами соединений свинца автотранспортом Копыт Н.Х., Садлий Т.П., Калинчак В.В., Милова Л.Г., Копыт Н.Н. Влияние растворенных газов на энергетические характеристики титана Липилин А.С. Перспективы развития энергосистем на твердоокисдных топливных элементах Мазуренко Е. А., Трунова Е. К., Роговцов А. А. Створення екологично чистої промислової технології виробництва препаратів комплексної дії для різних галузей сільського господарства Мазуренко Е.А., Герасимчук А.И., Медведев А.М. Защита изделий из стали, титана и цветных сплавов от высокотемпературного окисления и обезуглероживания (потери легирующих элементов) при их термообработке Макордей Ф.В., Баклан В.Ю., Колесникова І.П., Щадних Н.М., Михайленко В.Г., Васильєв О.Д. Електроліт та каталізатори твердоокидного паливного елементу 12 Макордей Ф. В., Умiнський М. В., Колесникова I. П., Колесников А. В.,Щадних Н. М. Розробка каталізатора реакції електровідновлення кисню на основі складних оксидів Ракитская Т.Л, Раскола Л.А., Труба А.С., Энан А.А. Закрепеленные металлокомплексные катализаторы низкотемпературной очистки воздуха от озона Ракитская Т. Л., Киосе Т. А., Волкова В. Я., Энан А.А. Перспективы использования природных алюмосиликатов Украины для разработки новых металлокомплексных катализаторов очистки воздуха от газообразных токсичных веществ Хрущов Д.П., Чабанович Л.Б., Николаенко В.И. Сооружение подземных хранилищ для обеспечения эффективности функционирования нефте- и газотранспортных систем Цыбульская О.Н., Юдаков А.А. Снижение энергозатрат в технологическом процессе производства агара из штормовых выбросов дальневосточной анфельции Фролова Л.А., Верещак В.Г., Колодяжный А.Т. Ресурсосберегающая технология получения пигментов на основе оксидов железа Шаблій Т.О., Гомеля М.Д. Ресурсозберігаючі технології водокористування в енергетиці та промисловості 13 СЕКЦИЯ 1 ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ КАК ВТОРИЧНОЕ СЫРЬЕ 14 УДК 546.28.21:546.18.002.2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ОСАЖДЕННОГО ДИОКСИДА КРЕМНИЯ И КАРБОНАТНО-СИЛИКАТНОГО КЕКА ИЗ ОТХОДОВ ФОСФОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Абишева З.С., Бочевская Е.Г., Загородняя А.Н., Каршигина З.Б. АО «Центр наук о земле, металлургии и обогащения», г. Алматы, Казахстан Существует два направления в создании безотходных технологий переработки руд и концентратов в металлургической и химической промышленностях: разработка технологии, при которой не образуются отходы и утилизация отходов с получением из них новых видов продукции. В связи с тем, что почти все предприятия работают на технологиях, образующих различные виды отходов, создание безотходных технологий должно развиваться именно по второму пути. На сегодняшний день в отвалах металлургических и химических производств накопилось огромное количество техногенных отходов с высоким содержанием кремнезема, в частности шлаков фосфорного производства, которые можно рассматривать как один из перспективных источников получения минеральных наполнителей. В данной публикации представлены результаты по разработке экологически чистой, безотходной технологии комплексной переработки шлаков фосфорного производства с получением ценных наполнителей – «белой сажи» и карбонатного продукта (в дальнейшем «карбонатно-силикатного кека»). «Белая сажа» - осажденный из растворов диоксид кремния с высокой удельной поверхностью и специфичной структурой. Определены оптимальные режимы основных технологических процессов и изучен элементный и вещественный составы конечных продуктов, их структура. Основными операциями технологической схемы являются: вскрытие шлака растворами карбоната натрия; промывка карбонатносиликатного кека; очистка содово-силикатного раствора от алюминия; осаждение диоксида кремния из раствора углекислым газом; промывка осажденного диоксида кремния. В укрупненно-лабораторном масштабе проведены испытания разработанной технологии. Среднее извлечение кремния из шлака на стадии выщелачивания составило 43,99 %, в товарный продукт 39,84 %. 15 Полученная «белая сажа» соответствует марке БС-120 согласно ГОСТу 18307-78 (содержание, %: SiO2 87-89, Al2O3 0,1, Fe2O3 0,1, Na2O 1,0; влажность 6,0-6,5). Удельная поверхность по методу БЭТ составляет 160-180 м2/г. Опытная партия «белой сажи» прошла ряд испытаний как наполнитель в шинных резинах и оказалась принципиально пригодной для использования в этих целях. Карбонатно-силикатный кек представляет собой смесь карбоната и силиката кальция и может быть использован в качестве наполнителя в строительной промышленности и удобрения – в сельском хозяйстве. Реализация предлагаемой технологии, которая органично впишется в существующее фосфорное производство, приведет к повышению комплексности использования минерального сырья за счет расширения номенклатуры выпускаемой продукции – «белой сажи» и наполнителей, востребованных для различных отраслей промышленности, и улучшению экологической обстановки в регионе за счет снижения выбросов шлаков на отвальные поля. 16 УДК 546.28 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТВОРОВ ОТ ПЕРЕРАБОТКИ ВОЛЬФРАМ-РЕНИЙ-СОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СПЛАВОВ ВОЛЬФРАМ-РЕНИЙ Агапова Л.Я, Абишева З.С., Пономарева Е.И., Айтекеева С.Н., Килибаева С.К. АО «Центр наук о Земле, металлургии и обогащения», г. Алматы, Казахстан Технологические отходы, образующиеся в процессе производства вольфрам-рениевых сплавов и изделий из них, составляют дополнительный источник получения этих ценных редких металлов. Обычно переработку подобных отходов проводят в два этапа: вскрытие различными методами (окислительный обжиг, выщелачивание, электрохимическое растворение и др.) и извлечение рения и вольфрама в металл, сплав или химические соединения. Электрохимические способы переработки подобных отходов наиболее перспективны, так как при удачном подборе электролита позволяют переводить металлы в раствор с достаточно высокими технологическими показателями. Поскольку раздельное выделение металлов из подобных растворов довольно трудоемкая задача, то некоторые исследователи предлагают совместно выделять рений и вольфрам в виде солей с последующим восстановлением их водородом и получением смеси металлических порошков для производства компактных сплавов. По нашему мнению растворы, полученные при электрохимической переработке вольфрам-рениевых отходов, можно использовать в качестве основы электролита для осаждения электролизом вольфрам-рениевых покрытий. Электрохимический способ, как известно, позволяет получать сплавы однородного состава, а в случае нанесения покрытий обеспечивает равномерность покрытия, прочное сцепление его с основным металлом и возможность иметь слой покрытия необходимой толщины. Свойства электролитических сплавов существенно отличаются от свойств таких же сплавов, полученных термическими методами. Микротвердость, пластичность, жаропрочность электролитических сплавов может быть выше в несколько раз. Результаты исследований процесса анодного растворения отходов вольфрам-рениевых сплавов (ВАР-5, ВР-5, ВР-20) в аммиачно-щелочных растворах показали, что процесс их растворения 17 при плотности тока 200-1000 А/м2 протекает с большой скоростью. Вольфрам и рений переходят в растворы в виде ионов WO 42- и ReO4-. Содержание рения и вольфрама в растворах составило соответственно 1-12 и 17-47 г/л в зависимости от состава растворяемых отходов. Опыты по электролитическому осаждению покрытий проводили в условиях мембранного электролиза с графитовым анодом на подложках из меди и нержавеющей стали. Установлено, что добавка в полученные после анодного растворения W-Re отходов электролиты фторида натрия, серной кислоты, глицерина или лимонной кислоты, сульфата аммония в определенных количествах позволяет осадить из этих растворов качественные электролитические вольфрам-рениевые покрытия при плотностях тока не более 2000 А/м2 . По фазовому составу полученные покрытия представляют сплавы вольфрам-рений в виде твердых растворов на основе вольфрама. Покрытия имеют прочное сцепление с основой, химически не растворяются при комнатной температуре в растворах кислот (HCl, H2SO4) и щелочей (NaOH, NH4OH), но анодно растворяются в растворе щелочей. Микротвердость W-Re покрытий на медной подложке, осажденных из лимоннокислого электролита, составляет 4400-6300 МПа, из сернокислого фторидного электролита без добавки и с добавкой глицерина 7500-17000 МПа. Для сравнения, микротвердость чистых отожженных рения и вольфрама составляет соответственно 3041 и 3433 МПа. 18 УДК 621.357.12 МАЛОЗНОШУВАНІ АНОДИ НА ОСНОВІ PbO2 ДЛЯ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОЇ ОБРОБКИ ВОДНИХ РОЗЧИНІВ Антонов О.В.1, Тульський Г.Г.2, Михайленко В.Г.1 ХДУХТ, НТУ “ХПИ”, г. Харьков, Украина, Хассан Мусса Диаб, г. Бейрут, Ліванська республіка Запропоновано малозношуваний анод для електросинтезу неорганічних речовин, який складається з титанового струмопідводу, PbО2/TiO2 каталітично активного покриття та прошарку RuО2/TiO2 для попередження окиснення титанового струмопідводу. Одержання композиційних покриттів відбувалось методом термічного розкладу покривних розчинів Pb(NO3)2, TiCl4 та Co(NO3)2, TiCl4. Особливістю нанесення ОСТП є застосування реактора, в якому процес термолізу перебігав під тиском 101,3106 Па в атмосфері кисню. Конструкція реактору дозволяла здійснювати продувку зони реакції та відводити газоподібні продукти термолізу. Обґрунтування умов одержання та визначення структури й фазового складу оксидних покриттів здійснювалось за результатами рентгенофазових і диференціально-термографічних досліджень. Показано, що за рахунок індивідуальних функціональних особливостей компонентів каталітично активного покриття (PbО2, TiO2) є можливість керування фізичними та каталітичними властивостями аноду, його селективністю і зносостійкістю в електрохімічному синтезі неорганічних речовин. Малозношуваний анод з PbО2/TiO2 покриттям не поступається платині по каталітичній активності і селективності в електросинтезі H2S2O8, (NH4)2S2O8, NaIO4. А також має високі експлуатаційні показники при електросинтезі “активного хлору” в водних розчинах, як з високим, так і низьким вмістом хлоридів. Зносостійкість аноду з PbО2/TiO2 покриттям значно вище у порівнянні зі зносостійкістю покриття на основі індивідуального PbO2 і при електролізі сульфатних розчинів (iа=5000 Ам–2, Т=323333 К) становить 210-5810-6 гсм–2год–1. Знос PbО2/TiO2 покриття має механічну природу тому продукти зношування каталітично активного покриття не забруднюють електроліт розчинними частками і можуть бути відділені відстоюванням або фільтруванням. Для електрохімічної обробки водних розчинів запропоновано спосіб одержання малозношуваного аноду для електролізу водних розчинів, який полягає в електроосадженні оксиду плюмбуму (ІV) на 19 металеву підкладинку без застосування запобіжного підшару благородного металу або його оксиду. Спосіб полягає в електроосадженні покриття PbO2 на струмопідвід з легованої сталі. Процес покриття основи проводиться з лужного комплексного електроліту. Перевагами цього процесу є доступність компонентів, низька собівартість покриття, а також можливість отримати одностороннє покриття струмопідводу, що є важливим при виготовленні біполярних електродів. Крім того запропонований нами електроліт має високу розсіюючу здатність і дозволяє покривати товстим шаром оксиду плюмбуму (ІV) електроди з винесеними сітками. Високі показники зносостійкості анодного матеріалу на основі оксиду плюмбуму (ІV) дозволяють нам гарантувати тривалу роботу такого аноду в процесах гідроелектрометалургії, електродіалізу та пом’якшення води. 20 УДК 621.7 СЕЛЕКТВНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПЛАТИНЫ, ПАЛЛАДИЯ, РЕНИЯ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ Афонина И. А., Семкина Е. В., Байрачный Б. И., Ляшок Л.В., Орехова Т. В., Момот А.С., НТУ "ХПИ", г. Харьков, Украина Быстрый рост потребления катализаторов в автомобильной, химической и нефтехимической промышленности требует их регенерации или утилизации с рециклингом благородных металлов. На территории Украины накоплено не менее 1000 т отработанных катализаторов, что создает экологически неблагоприятную обстановку в местах складирования. В связи с высокой стоимостью и дефицитом металлов, входящих в состав катализаторов, необходимо их извлечение, что и является весьма актуальной задачей. Для ее решения нами предложена технология переработки дезактивированных (отработанных) катализаторов нефтеперерабатывающей промышленности на основе оксида алюминия, содержащих платину, палладий, рений. Технология обеспечивает возврат металлов в цикл производства активных катализаторов, %: 90 – алюминия, более 98 – платины и палладия, около 97 – рения. Кроме извлечения ценных металлов схема предусматривает сохранение основы катализатора для последующего ее использования. Согласно предлагаемой схемы отработанные катализаторы, содержащие платину, палладий, рений, нанесенные на основу из Al2O3, подвергают кислотному электрохимическому выщелачиванию в сернокислом растворе с добавкой хлорид-иона при повышенной температуре процесса. При этом оксид алюминия практически не разрушается, а металлы переходят в раствор в виде PtCl62-, PdCl42- и ReO4-. Далее на катоде осаждаются чистые платина, палладий и рений. Степень извлечения металлов составляет 97,0–99,8 %. В дальнейшем извлеченные металлы могут быть использованы либо для получения отдельных чистых компонентов (Pt, Pd, Re), либо для приготовления растворов, применяемых при изготовлении новой партии катализаторов. Таким образом, схема переработки позволяет обеспечить высокую степень извлечения; сократить расход сырья, реагентов, энергоресурсов, стоимость переработки; уменьшить отходы и экономически небезопасные стоки; сохранить основу катализатора 21 для последующего использования; «производство-переработка”. создать замкнутый цикл 22 УДК 669.21/23. 053/4 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНТОКСИДА ВАНАДИЯ В ТИТАНОМАГНИЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Ахметова К.Ш. АО «ЦНЗМО», г. Алматы, Республика Казахстан Созданию и организации промышленного производства пентоксида ванадия (V2O5) в Казахстане предшествовало освоение на Усть-Каменогорском титаномагниевом комбинате (АО «УК ТМК») метода хлорной металлургии. Колоссальный экономический эффект получен благодаря разработке и внедрению экстракционной технологии переработки солянокислых растворов технического оксотрихлорида ванадия (VOCI3), образующегося в процессе хлорирования алюмованадиевых пульп. Модернизацией отдельных ключевых узлов успешно применяемой свыше 30-и лет технологии, реконструкцией оборудования, аппаратурной схемы и системы автоматического контроля технологических параметров процесса прямой выход металла в товарную продукцию увеличен до 94%. Проблемы, возникавшие при наличии в сырьевых источниках молибдена, депрессирующего экстракцию ванадия (V+5) и затрудняющего регенерацию экстрагента, устранены легко осуществляемым способом раздельной экстракции хлоридных комплексов этих элементов. Качество товарной продукции из-за ужесточившихся требований по содержанию фосфора улучшено заменой трибутилфосфата (100% ТБФ), использовавшегося в качестве экстрагента в течение первых 10-и лет, на изододециловый спирт (75% ИДС). Объём производства V2O5 при лимитированной норме потребления технического VOCI3 удалось увеличить ещё на 1 тонну в год применением, в связи с прекращением промышленного производства ИДС, 2-этилгексанола с массовой долей основного вещества не менее 99%, превосходящего по ёмкости ТБФ и ИДС. Для дальнейшего развития ванадиевой подотрасли разработан, апробированный на АО «УК ТМК», перспективный способ и научно обоснован механизм твердофазной термореэкстрации ванадия водой, обеспечивающий быстрое выделение ванадия непосредственно из кислых экстрактов в виде особо чистого кристаллического V2O5 марки ВнО-0, что существенно упрощает производство товарной продукции за счёт исключения целого ряда промежуточных операций, сокращает энерго- и ресурсозатраты и предотвращает загрязнение окружающей среды газообразными и жидкими отходами производства. 23 Промышленными испытаниями подтверждена целесообразность утилизации, частично восстанавливающегося при гидролизе технического VOCI3 под действием CI–-ионов, ванадия и диспергированных частиц экстрагента из солянокислых сточных вод высоко прочным и ёмким (800 мг/г V2O5), легко регенерирующимся водой или слабым раствором HCI казахстанским поликонденсационным сульфокатионитом на основе дифенилоксида и формальдегида. Список литературы Патент РК 13419 Способ разделения ванадия и молибдена из кислых растворов / Кенжалиев Б.Б., Ахметов К.Ш., Шаяхметов Б.М. и др. Бюл. № 3, опубл. 15.03.06. Патент РК 14206 Способ извлечения ванадия из кислых растворов / Ахметова К.Ш., Кенжалиев Б.К., Шаяхметов Б.М. и др. Бюл. № 2 , опубл. 15.02.07. Патент РК 14207 Способ извлечения ванадия из насыщенной органической фазы фазы /Ахметова К.Ш., Кенжалиев Б.К., Шаяхметов Б.М. и др. Бюл. № 4, опубл.14.04.06. 24 УДК 66.097.3 МАКРОКИНЕТИКА ОКИСЛЕНИЯ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА В ПРОМЫШЛЕННЫХ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСАХ Байрачный В. Б., Шапорев В.П., Нечипоренко Д.И. НТУ “ХПИ”, г. Харьков, Украина Выбросы монооксида углерода в атмосферу промышленных зон Украины наносит огромный вред экологии. Наиболее реальным решением этой проблемы в настоящее время является создание каталитических материалов, не содержащих благородных металлов, способных повысить эффективность методов окисления и утилизации монооксида углерода. Кинетические параметры реакции окисления монооксида углерода были определены для металлических и металл оксидных катализаторов, нанесенных электролизом на стальную и титановую основу. Катализаторы состояли из соединений включающих железо, никель, кобальт и оксиды марганца, меди, кобальта. Эффективность работы катализаторов оценивалась по степени окисления СО в воздушной газовой смеси на разработанных катализаторах в сравнении с платиной. В емкостном каталитическом реакторе с неподвижным слоем катализатора скорость реакции окисления СО в интервале температур 120200 оС определяется уравнением Ленгмюра–Хиншельвуда. Для воздушных смесей, с содержанием 0,33,0 % СО, на катализаторах из сплавов Fe–Ni, Fe–Co, Ni–Co степень окисления СО в СО2 составила 8590 %. На металл оксидных катализаторах Ni–MnO2, Ti–MnO2, Ti– Co3O4 степень окисления достигала 9095 %. Кроме модельных смесей каталитическая активность экспериментальных катализаторов оценивалась на газовых смесях эмитирующих газовые выбросы двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащие на выходе 1,03,0 % СО. В таблице приведены данные, полученные в трубчатом реакторе. Катализатор наносился на стальные и титановые пластины в виде крупнокристаллического покрытия. № Состав катализатора Т, ОС Количество циклов n Время работы , ч Степень окисления , % 1 Fe–Ni 20010 30 360 8590 2 Fe–Co 20010 30 360 90 Примечание Катализатор окисляется Катализатор без изменений 25 3 Ti–MnO2 18010 50 480 9095 4 Ti–Co3O4 18010 50 480 95 Катализатор без изменений Катализатор без изменений Данные таблицы свидетельствуют о возможности использования электролитических сплавов Fe–Ni и Fe–Co в реакции окисления СО, а также оксидных катализаторов для этих целей. Способ нанесения каталитических материалов на носители более экономичный в сравнении с нанесением Pt и Pd катализаторов на носители в нейтрализаторах СО автотранспорта. Предварительные расчеты показывают, что затраты на изготовление таких катализаторов в 23 раза меньше в сравнении с известными в серийном производстве. 26 УДК 669.793.31 РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПЕРЕРАБОТКИ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ВЫБРОСОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И ТОКСИЧНЫХ ГАЗОВ Байрачный Б.И., Мануйлов М.Б., Коваленко Ю.И., Куковицкий Н.Н., Ермоленко О.А. НТУ «ХПИ», г. Харьков, Украина Снижение энергопотребления и сырья играет важную роль в большинстве отраслей техники. Особенно эта проблема актуальна в тех отраслях, где отсутствует сырьевая база. В работе обсуждаются вопросы возврата в замкнутый цикл производства цветных (медь, никель, олово, цинк, кадмий) и благородных (серебро, золото, платина, палладий) металлов с использованием физико-химических и электрохимических процессов. Изучение теоретических основ протекания реакций осаждения металлов в разбавленных электролитах обусловлено снижением выхода по току восстановления ионов и ростом скоростей выделения водорода и кислорода. Поэтому в зависимости от конечной концентрации извлекаемых примесей целесообразно использовать электрохимическое восстановление, химическое осаждение или объёмную адсорбцию активных ионов. На базе изучения кинетики электродных процессов в разбавленных средах разработаны технологические схемы переработки промышленных отходов и возврата ряда цветных и редких металлов. Эти схемы включают общедоступные аппараты отечественного производства: реакторы, фильтры, мембранные устройства и электролизёры. Предложены 2 блок-схемы утилизации вторичных отходов цветных металлов гальванохимических производств и серебра, используемого в замкнутых системах водопотребления с детоксикацией биологически активных сред парковых зон и транспортных средств. В работе приведены данные электрохимического получения каталитических материалов, позволяющие сократить энергопотребление в химических реакциях электросинтеза неорганических материалов (водорода, кислорода и перекисных соединений). Каталитически активные покрытия в виде крупнокристаллических осадков получали из хлоридных, сульфатных и сульфаматных растворов. Наиболее изучены условия формирования покрытий сплавами на основе железа, никеля и меди. Разработаны также электролиты и режимы электролиза осаждения каталитически 27 активных композиционных покрытий, содержащих мелкодисперсные частицы оксидов редкоземельных металлов (лантана, церия и неодима). Указанные покрытия каталитически активны в реакциях окисления водорода, моноксида углерода и ацетальдегида. Предварительные испытания покрытий в газовых средах, содержащих до 2% токсичных примесей показывают о достижении коэффициента активности катализа 95 ÷ 97% при температурах 200 ÷ 250 ºС. Покрытия формируются в сульфатно-сульфаматных электролитах из доступных материалов на стальных, медных или латунных подложках. На основе изучения катодных процессов разработаны оптимальные режимы эксплуатации электролитов и условия работы этих материалов в реакторах окисления токсичных газовых выбросов. 28 УДК 553.495:66-971 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕДЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНСОДЕРЖАЩИХ РУД Бектурганов С.Н., Суркова Т.Ю., Павлов А.В., Юлусов С.Б. АО «ЦНЗМО», г. Алматы, Казахстан В настоящее время в связи с возросшим спросом на редкоземельные элементы, изыскиваются дополнительные сырьевые источники для их концентрирования и извлечения. Одним из таких источников могут быть промпродукты переработки урановых руд. В этой связи представляют определенный интерес ранее не исследованные карбонатные урановые руды. Нами были определены формы нахождения в них редкоземельных элементов и проведен термодинамический анализ поведения РЗЭ в процессе кислотного и щелочного выщелачивания руды. Исследования показали, что основу карбонатной урансодержащей руды составляют доломит, кварц, мусковит и каолинит. Поскольку содержание редкоземельных элементов в сырье крайне мало, нами были изготовлены аншлифы руды, выбраны зерна, в которых сосредоточены редкоземельные элементы, и проведен ренгеноспектральный микроанализ на электронно-зондовом микроанализаторе SUPERPROBE –733 с целью выявления формы присутствия редкоземельных элементов. Анализы элементного состава минералов выполняли с использованием энергодисперсионного спектрометра INCA ENERGY, установленного на электроннозондовом микроанализаторе при ускоряющем напряжении 25 кВ и токе зонда 25 нА. Впервые установлено, что в карбонатных урансодержащих рудах редкоземельные элементы присутствуют в виде фосфатов. Рассчитанные с помощью программы компании «Outokumpu Research Ou» термодинамические характеристики процесса кислотного и щелочного выщелачивания карбонатных урановых руд свидетельствуют о принципиальной возможности перевода РЗЭ в раствор при кислотном выщелачивании и концентрирования их в осадке – при щелочном. На основании полученных расчетным путем термодинамических характеристик предложен определенный ряд термодинамической 29 вероятности взаимодействия компонентов карбонатных урановых руд с кислотами. Анализ построенных с помощью той же программы диаграмм Eh - pH для систем, состоящих из компонентов, входящих в состав карбонатных урановых руд, дал основание определить условия термодинамически устойчивого их существования. Таким образом, проведенные исследования позволяют предположить нахождение РЗЭ в тех или иных промпродуктах и отходах технологического цикла переработки карбонатных урансодержащих руд и сузить круг исследуемых объектов в процессе изучения балансового распределения РЗЭ. Полученные данные могут стать основой для выбора промпродуктов и отходов уранового производства в качестве техногенного сырья для извлечения РЗЭ и создать основы для разработки эффективных технологий. 30 УДК 666.293.52 РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИИ СИЛИКАТНОЭМАЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ Бердзенишвили И.Г. Грузинский технический университет, г. Тбилиси, Грузия Сегодня во многих странах мира особое внимание уделяется разработке и внедрeнию ресурсосберегающих технологий производства новых материалов, так как они позволяют обеспечить устойчивое развитие промышленного производства и повысить конкурентоспособность продукции. В настоящей работе представлены результаты разработки ресурсосберегающей технологии производства качественно новых составов бесфтористых многопрофилирующих силикатно-эмалевых покрытий для комплексной защиты труб нефтяного сортамента. Источником ресурсосбережения и повышения параметров стеклоэмалей является использование в качестве компонента шихты недефицитного природного сырьевого материала – бедной содежанием марганца карбонатной руды (КР), общее содержание которой в разработанных материалах составляет 35 мас.%. Карбонатные руды относят к классу комплексного сырья - в их составе 9 основных оксидов плюс ряд микродобавок до 0,3 мас.%. Оценка вещественного состава руд позволяет отнести их к полиминеральным системам, в которых сосуществуют многочисленые минеральные образования. Благодаря полиминеральной системе, КР своеобразно влияют на поведение шихты в высокотемпературном режиме нагрева и на свойства материала. Длительность стадий силикато- и стеклообразования при варке этих шихт сокращается, а температура варки снижается на 100С по сравнению с температурой варки традиционной шихты. На основе разработанной технологии в системе КР+песок+циркон+сода+бура созданы легкоплавкие нематериалоемкие силикатно-эмалевые покрытия труб, основные параметры которых соответствуют требованиям международных стандартов. Стеклопокрытия формируются в широком температурном интервале (100С), характеризуются высокой коррозионной устойчивостью во многих средах (ISO 2743 и ISO 2745), стойкостью к термомеханическим ударам (DIN 51167, ГОСТ Украины 3-17-4898) и абразивному износу. Гидроиспытания стеклоэмалей в 31 сероводородсодержащей среде также подтвердили их высокую работоспособность. Основным достоинством стеклоэмалей являются их гладкостные характеристики. Высокий класс чистоты поверхности покрытий позволяет предотвратить образование отложений и органических наростов, тем самым обеспечивая неизменность пропускной способности трубопроводов, высокое качество и чистоту перекачиваемого продукта. Защитные стеклоэмали с положительным результатом испытаны на одном из ведущих предприятий Украины. Химический и шихтовой составы разработанных силикатноэмалевых покрытий защищены патентами Грузии. 32 УДК 666.974.2 ШЛАКИ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОХРОМА – СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ОГНЕУПОРНЫХ БЕТОНОВ Бирюкова А.А., Тихонова Т.А., Боронина А.В. АО «Центр наук о земле, металлургии и обогащения ННТХ «Парасат», г. Алматы, Республика Казахстан На Актюбинском заводе ферросплавов при производстве высокоуглеродистого феррохрома образуется значительное количество шлаков магнезиально-силикатного состава, которые занимают огромные земельные площади и ухудшают экологическую обстановку региона. Поэтому утилизация этих отходов, превращение их в полезные материалы различного назначения является актуальной задачей. В этой связи нами изучены отвальные шлаки производства высокоуглеродистого феррохрома, в качестве огнеупорного сырья для производства бетонов. Химический состав шлаков (масс. % компонентов) следующий: MgO - 40,0 - 46,5; SiO2 - 29,5-31,8; Fe2O3 - 2,14 – 3,40; Al2O3 - 15,015,6; Cr2O3 - 4,18-5,37; CaO - 0,98-1,12. Шлак производства высокоуглеродистого феррохрома представлен материалом фракции 0-25 мм. Основным минералом шлака является ортосиликат магния, содержащий в своей решетке незначительное количество катионов железа. В составе шлака находится до 10-15 % шпинельной фазы сложного состава, типа Mg(Al, Cr, Fe)2O4. Положительным моментов является отсутствие необходимости обжига этого вида сырья. На основе шлаков производства высокоуглеродистого феррохрома были получены огнеупорные бетоны форстеритового состава. Заполнителем в бетонных композициях служил шлак фракций менее 5 мм в количестве 70%. В качестве цемента были использованы тонкомолотый шлак, смесь шлака и периклазового порошка или периклазовый порошок в количестве 30% от массы бетона. Бетонные образцы (кубы размером 100х100 100мм) с использованием в качестве химической связки раствора жидкого стекла плотностью 1,36 г/см3, инициатора твердения – кремнефтористый натрий были изготовлены методом трамбования бетонной массы в металлические формы с дополнительным вибрированием на вибростоле. Образцы после 33 естественной сушки и термообработки в интервале 150-1200ОС подвергались определению технических свойств. Установлено, что независимо от вида применяемого цемента, механическая прочность шлаковых бетонов после термообработки повышается при использовании шлакового цемента - с 17 до 70 Н/мм2, периклазошлакового с 15 до 43, а периклазового - с 10 до 25 Н/мм2. Шлаковые бетоны в зависимости от вида применяемого цемента обладают и различной огнеупорностью, поэтому они могут использоваться для футеровки агрегатов в широком интервале температур: от 1200ОС до 1600ОС. Основными фазами шлаковых бетонов являются форстерит и периклаз, в виде примесей присутствует незначительное количество монтичеллита и стекла. Композиции такого состава устойчивы в контакте с тяжелыми цветными металлов и их оксидами, поэтому они эффективны для футеровки агрегатов, перерабатывающих полиметаллическое сырье цветной металлургии. Кроме того, шлаковые бетоны могут во многих случаях заменить дорогостоящие магнезиальные и алюмосиликатные огнеупоры из природного сырья и найти применение в других отраслях промышленности, потребляющих огнеупорные материалы. 34 УДК 669.783 ВЛИЯНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА ГЕРМАНИЙСОДРЕЖАЩИХ ОТХОДОВ И ПРОМПРОДУКТОВ НА ВЫБОР МЕТОДОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ Блайда И.А. Одесский национальный университет имени И.И.Мечникова г.Одесса, Украина Технологии получения германиевых концентратов из различного вида сырья достаточно отработаны и базируются в основном на гидро- или пирометаллургическом вскрытии исходного продукта. Эффективность процессов вскрытия напрямую зависит от химического и фазового состава исходного продукта в целом, поскольку германий в нем содержится, как правило, в виде микропримеси. Однако, большое значение имеет, с какими фазами германий связан в исследуемом сырье, и, как следствие, возможность его максимального извлечения из трудновскрываемых форм, таких как силикаты, β-GeO2 и т.д. Изучение фазового состава комплексного германийсодержащего сырья должно базироваться на определенных методологических предпосылках, основанных на сочетании целого ряда физико-химических исследований, поскольку произвести точную идентификацию соединений германия известными классическими методами не представляется возможным из-за его присутствия в сырье в качестве микропримеси. Предложенная автором схема фазового анализа исходного сырья основывалась на изучении поведения германия при действии на образец различных реагентов в сочетании с нагреванием, окислением или восстановлением. Полученные результаты интерпретировались с использованием данных рентгенофазового исследования образцов. Для расчета фазового состава соединений германия в исследуемом сырье использовались определенные эмпирические соотношения, установленные автором работы [Шпирт М.Я. Физико-химические основы переработки германиевого сырья.-М.Металлургия,1977.264с.] в результате обработки литературных данных. Апробация предложенной методики была осуществлена на сульфидном германийсодержащим сырье, являющимся отходом свинцовоцинкового производства (продукт 1), и на возгонах от сжигания энергетических углей (продукт 2). Результатов исследований показали, что в продукте 1 на долю кислоторастворимых соединений германия приходится 20,3 % 35 металла (растворимые формы GeO2, германаты щелочных металлов, двухвалентных металлов, железа и алюминия, незначительные количества элементарного германия), на долю кислотонерастворимых соединений (силикогерманатов и GеО2 тетрагональной модификации) - 79,7 % германия. Это значит, что германий, несмотря на значительные содержания растворимых соединений свинца, цинка и других металлов, связан с трудновскрываемой силикатной частью продукта. Обусловлено это созданием при образовании продукта благоприятных условий для формирования GеО2 тетрагональной модификации, а также для изоморфного замещения диоксидом германия диоксида кремния в соединениях последнего и частичной сорбции соединений германия на диоксиде кремния. Этим объясняется извлечение германия из данного вида сырья традиционными кислотными методами лишь на 20,3 %. Для таких продуктов рекомендуется проведение предварительного высокотемпературного восстановительного обжига с целью вторичной возгонки германия и концентрированию его в возгонах в виде легковскрываемых фаз. В продукте 2 соотношение между кислоторастворимыми и кислотонерастворимыми формами германия составляет соответственно 78,5 и 21,5%. Т.е., процессы, протекающие при образовании и улавливании возгонов от сжигания углей, обеспечивают практическое отсутствие в последних неравновесных фаз германия и диоксида тетрагональной модификации, образование растворимой формы GеО2, а также максимальную приуроченность германия к легковскрываемым фазам макрокомпонентов. Этим объясняется извлечение германия из данного вида сырья традиционными кислотными методами с более высокими показателями (~80 %). Взаимодействие продуктов со смесью плавиковой и фосфорной кислот (при нагревании) в обоих случаях практически полностью растворяет трудновскрываемые формы германия. 36 УДК 621.539.921.34 ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ПОРОШКОВ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ Богатырева Г.П., Ильницкая Г.Д., Олейник Н.А., Невструев Г.Ф. Институт сверхтвердых материалов НАН Украины, г. Киев, Украина Порошки сверхтвердых материалов, такие как синтетический алмаз, кубический нитрид бора широко применяют в различных областях машиностроения и камнеобработки. Расширение объемов производства порошков сверхтвердых материалов сдерживается отсутствием экологически чистых, эффективных ресурсосберегающих процессов переработки продукта синтеза. Производство от синтеза порошков сверхтвердых материалов до изготовления из них инструмента образует единую систему и состоит, как правило, из ряда последовательных процессов: синтез, извлечение, классификация и сортировка, изготовление инструмента. Критерием оптимизации процесса синтеза является степень превращения графита в алмаз или кубический нитрид бора, но с учетом требований к изготовлению инструмента, переходит в критерий синтеза кристаллов сверхтвердых материалов необходимой крупности и физико-механических свойств. Критерий оптимизации процесса извлечения определяется максимальным выходом порошков алмаза или кубического нитрида бора при их минимальных потерях и сохранении крупности кристаллов сверхтвердых материалов. Применение при процессе извлечения дополнительных механических операций связанных с обогащением продукта синтеза сверхтвердых материалов обеспечивает сокращение расхода химических реактивов примерно 10 раз, что способствует повышению экологической безопасности технологий переработки продукта синтеза алмаза и кубического нитрида бора и улучшает экологическое состояние окружающей среды Оптимизацией процесса изготовления порошков алмаза и кубического нитрида бора является достижения максимального выхода высокопрочных марок в порошках определенных зернистостей. Для улучшения работы инструмента необходимо применение порошков алмаза и кубического нитрида бора с заданными прочностными характеристиками, но с повышенной однородностью как по линейным размерам, так и прочностным характеристикам. 37 Износостойкость кругов на металлополимерной связке, изготовленных из шлифпорошков с увеличенным содержанием основной фракции однородных по линейным размерам алмазных зерен марок АС6 – АС20 зернистостью 80/63 – 125/100, возрастает, а шероховатость обрабатываемой поверхности материала снижается. Достигнуто максимальное снижение удельного расхода алмазов при шлифовании для алмазов АС20 в 2,5 раза, а для алмазов АС6 в 1,4 раза при уменьшении шероховатости поверхности в 1,6 и 1,3 соответственно. Результаты производственных испытаний буровых коронок БС.06 диаметром 76 мм конструкции ИСМ при бурении геологоразведочных скважин породами Х категории буримости в геолого-технических условиях показали увеличение проходки на коронку с 16 до 38 м с ростом однородности порошков марки АС200 по прочности с 40 до 80 %. Работоспособность кругов, изготовленных из шлифпорошков кубического нитрида бора зернистости 100/80 с однородностью по прочности и линейным размерам выше 50 % увеличилась по сравнению с работоспособностью кругов, оснащенных серийными шлифпорошками кубического нитрида бора примерно в 2 раза. 38 УДК 621.926.538.1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВА БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА КАК ВТОРИЧНЫЕ РЕСУРСЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ПОРОШКОВ АЛМАЗА Богатырева Г. П., Олейник Н. А., Ильницкая Г. Д., Петасюк Г. А. Институт сверхтвердых материалов имени В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина Повышение эффективности разведки новых месторождений твердых полезных ископаемых возможно за счет применения в конструкциях бурового инструмента высокопрочных термостойких синтетических порошков алмаза с коэффициентом однородности по прочности до 80 %. Как известно, доля алмазов, остающихся в связке отработанного инструмента (отходах производства) составляет 8 – 15 % от их исходного содержания [1]. Потребность промышленности в высокопрочных алмазных порошках, их высокая стоимость и дефицитность обусловливает необходимость исследования свойств порошков алмаза, извлеченных из отработанного инструмента, с целью превращения технологических отходов во вторичные ресурсы [2]. Целью работы является сравнительный анализ статической прочности, содержания внутрикристаллических включений, термостойкости, морфометрических характеристик высокопрочных порошков алмаза, синтезированных в системе Fe–Ni–C исходных и извлеченных из отработанного бурового инструмента. Методика исследования заключалась в следующем. Из алмазных шлифпорошков марки АС200 зернистостью 400/315 специальной сортировкой в электрическом поле, были получены порошки различающиеся по прочности, удельной магнитной восприимчивости, коэффициенту однородности, термостабильности. С использованием этих порошков изготовлены буровые импрегнированные коронки. После испытаний коронок из них химическим методом были извлечены алмазы. Изучение свойств извлеченных алмазов проведено по результатам определения содержания внутрикристаллических включений металла-растворителя в кристаллах алмаза по изменению их удельной магнитной восприимчивости, статической прочности, коэффициенту термостабильности, результатам диагностики порошка по морфометрическим характеристикам с помощью прибора DiaInspect.OSM фирмы VOLLSTADT DIMANT GmbH. 39 На основании результатов сравнительного анализа характеристик порошков установлено, что основная потеря прочности алмазов происходит на стадии изготовления инструмента из-за взаимодействия алмазов со связкой; эксплуатация инструмента приводит к механическому разрушению алмазов. Порошки, извлеченные из отработанного бурового инструмента, соответствуют маркам АС100 – АС160; характеризуются повышенным коэффициентом термостабильности (до 1,3 раза), площадью внешней удельной поверхности (до 3,2 раза), а также пониженной в 1,4–14,5 раз удельной магнитной восприимчивостью, т. е. более низким содержанием металлических включений. Полученные результаты открывают перспективы для повторного эффективного использования высокопрочных порошков алмаза, полученных в системе Fe–Ni–C. 40 УДК 66-962 ВЛИЯНИЕ МЕТОДОВ РЕКУПЕРАЦИИ ГРАФИТОВ НА СВОЙСТВА СИНТЕЗИРОВАННЫХ НА ИХ ОСНОВЕ АЛМАЗОВ Богатырева Г. П., Маринич М. А., Базалий Г. А., Билоченко В. А., Козина Г. К., Фролова Л. А. Институт сверхтвердых материалов имени В. Н. Бакуля НАН Украины,г. Киев, Украина Физико-химические свойства графита, используемого при синтезе алмазов, оказывают существенное влияние на качественные и количественные показатели перехода графита в алмаз в процессе синтеза. Многие годы для синтеза высококачественных алмазов наиболее широко используется углеграфитовый материал типа ГМЗ ОСЧ, полученный на основе нефтяного кокса каменноугольной смолы и подвергнутого специальной термохимической обработке. Поскольку производство графита марки ГМЗ ОСЧ значительно сокращено, то была поставлена задача максимально использовать отходы графита повторно в синтезе алмазов. Отходы графита образуются при извлечении алмазного сырья из продукта синтеза алмаза на операции механического (гравитационного или флотационного) разделения алмаза и непрореагировавшего при синтеза графита. Целью разработки методов рекуперации являлось восстановление физико-химических свойств отходов графита ГМЗ для использования их в синтезе алмазов. Рекуперация отходов графита включала в себя два основных этапа: механическое отделение его от алмаза и проведение активации графита путем осуществления специальных химических или электрохимических обработок. В качестве реакционной шихты при испытании в синтезе использовались исследованные графиты и никель-марганцевый сплав. Были сопоставлены физико-химические свойства исходного и непрореагировавшего графитов ГМЗ и проведено исследование влияния методов его рекуперации на свойства синтезированных на их основе алмазов. Физико-химические свойства исследованных графитов и алмазов оценивались по изменению элементного состава, количеству примесей, значений адсорбционно-структурных характеристик. 41 Установлено, что активация отходов графита оказывает существенное влияние на степень перехода графита в алмаза и их физико-химические свойства. Необходимо отметить, что химическая активация отходов графита приводит к тому, что синтезируются в основном алмазные микропорошки, а электрохимическая активация приводит, в основном, к синтезу алмазных шлифпорошков. Установлено, что физико-химические свойства полученных алмазных порошков соответствуют ГОСТу. Обнаружена взаимосвязь между адсорбционно-структурными характеристиками рекуперированных различными методами графитов и распределением алмазов по зернистостям, а также степени превращения графита в алмаз. Установлена следующая закономерность: чем выше удельный адсорбционный потенциал графитов, тем выше степень превращения его в алмаз. Это позволяет сделать вывод, что величина удельного адсорбционного потенциала является одним из критериев оценки активности рекуперированных графитов при превращении его в алмаз. 42 УДК 661.666.4.099.2 : 678.046.2. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТВЕРДОГО ОСТАТКА ПИРОЛИЗА ИЗНОШЕННЫХ ШИН В КАЧЕСТВЕ НАПОЛНИТЕЛЯ ЭЛАСТОМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Виноградов Б.В., Ващенко Ю.Н., Осташко И.А., Емельяненко В.И.* ГВУЗ «УГХТУ», г. Днепропетровск, * НИИ «ИГТМ», г. Днепропетровск Повышение конкурентоспособности продукции при одновременной экономии дорогостоящего сырья и материалов является важной технико-экономической задачей. Одним из путей решения этой проблемы является использование отходов различных производств. В последнее время проблема утилизации изношенных резиновых изделий имеет существенное экономическое и экологическое значение, поскольку потребности хозяйства в природных ресурсах непрерывно растут, а их стоимость постоянно повышается. Шины, выходящие из эксплуатации, являются одним из самых многотонажных полимерных отходов потребления. По опубликованным данным в Европе образуется около 2 млн. тон, а в США – 2,8 млн. тон шин в год. Промышленно освоенными считаются механическое измельчение изношенных шин и пиролиз резиносодержащих отходов. В последние годы значительное внимание уделяется утилизации шин путем пиролиза и получения при этом твердых, жидких и газообразных продуктов. Твердый остаток пиролиза (ТОП), содержащий 80-85% углерода, представляет значительный интерес как наполнитель полимерных материалов. Однако, при пиролизе ТОП получают в виде крупных кусков, поэтому основной задачей для его практического применения является поиск путей эффективного его измельчения. Представлены новые конструкции мельниц для сверхтонкого измельчения ТОП. Приведены результаты исследований кинетики измельчения (ТОП) для устройств, реализующих различные механизмы измельчения, а так же удельные энергетические показатели измельчения (ТОП) в зависимости от тонины помола и показателя структурности. Наибольшее значение коэффициента адсорбции дибутилфталата (ДБФ) равное 92 см3/100 г было получено при измельчении электрогидроимпульсным способом. Установлено, что наименьшие удельные энергозатраты при ДБФ 82 см3/100 г можно получить при измельчении ТОП в центробежной мельнице со 43 специальным рабочим органом, а так же в среднеходовых шаровых мельницах. Измельченный различными способами ТОП опробован как наполнитель в составе эластомерных композиций на основе ненасыщенного карбоцепного каучука СКМС-30 АРКМ-15. Для сравнения выбраны минеральные наполнители мел и каолин, а также технические углероды марок П 803 и П 514. Наполнители вводили в состав модельных композиций в количестве 40 мас.ч. на 100 мас. ч. каучука. Результаты определения технологических свойств резиновых смесей и физико-механических свойств вулканизатов показали, что предлагаемые наполнители значительно превышают по эффективности действия минеральные наполнители, и занимают промежуточное положение между малоактивным наполнителем П 803 и наполнителем средней активности П 514. При этом, лучшие свойства достигаются при использовании ТОП, измельченного электрогидроимпульсным методом. Таким образом, показана принципиальная возможность использования в составе эластомерных композиций твердого остатка пиролиза изношенных шин, и эффективность его действия может быть повышена выбором определенного способа измельчения. 44 УДК 669.873.048.5. ДИСТИЛЛЯЦИОННОЕ РАФИНИРОВАНИЕ ЧЕРНОВОГО КАДМИЯ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ПРИМЕСЕЙ Володин В.Н., Акчулакова С.Т., Рузахунова Г.С., Храпунов В.Е. АО «Центр наук о земле, металлургии и обогащения» г. Алматы, Республика Казахстан Ранее Институтом металлургии и обогащения АН Каз ССР для предприятий республики была разработана технология вакуумного рафинирования таллия дистилляцией в непрерывном режиме работы тарельчатого аппарата. Ограничением использования технологии служило содержание никеля в исходном черновом кадмии, равное 0,2 мас.%. Превышение концентрации никеля сверх указанного приводило к образованию кадмий - никелевого осадка, выпадающего на тарелях при обеднении расплава кадмием, и остановке аппарата. В настоящее время технологический процесс организован периодически с дистилляцией кадмия из брикетов. При этом обязательным условием получения металла марки Кд0 является ограничение концентрации цинка в брикетированном кадмии 3,0 мас.%, таллия – 0,1 мас. %. В результате совершенствования технологии предложена и опробована схема переработки чернового кадмия с высоким содержанием примесей (до 2,5 мас. % Tl), включающая три стадии: на первой - процесс испарения кадмия до содержания примеси таллия в остатке дистилляции не более 15 %; на второй – дистилляция остаточного кадмия с получением оборотного конденсата, который объединяют с черновым кадмием; на третьей – дистилляция таллия из остатка второй стадии с получением чернового таллия и накоплением тугоплавких примесей (никель, медь) в остатке в твердой фазе. Для разработанного технологического процесса, как и для процесса дистилляции из брикетов характерно использование ручного труда на операциях сборки и разборки вакуумного оборудования, загрузки брикетов и выгрузки остатков от переработки. В результате систематических исследований фазовых переходов жидкость-пар в бинарных и тройных системах кадмия с таллием, цинком, свинцом, медью, серебром, сурьмой было установлено, что понижение давления сдвигает область сосуществования жидкости и пара на области существования твердых фаз. Это сопровождается их образованием и выпадением тугоплавкого осадка на испарителях в непрерывном процессе дистилляции. Следует отметить, что 45 понижение давления над сплавами кадмия с указанными металлами до 10 Па (7,5∙10-2 мм рт.ст.) приводит к выпадению кристаллов собственно кадмия. Во избежание последнего давление в системе должно быть более 20 Па (1,5∙10-1 мм рт.ст.). В этой связи возникает технологическая возможность переработки в непрерывном режиме чернового кадмия с высоким содержанием тугоплавких примесей, в основном никеля, при повышенном давлении относительно используемого в настоящее время. При 500 оС область жидких растворов простирается в соответствии с диаграммой состояния до 8,5 ат. % (4,6 мас. %) Ni. Для поддержания этой температуры испарения необходимо давление 1840 -1950 Па (14-15 мм рт.ст.), удельная производительность в этом случае составляет 0,69-0,74 т/(м2∙сут.). Учитывая, что в исходном черновом кадмии концентрация никеля не превышает 1 мас. %, возможно понижение технологического давления и повышение удельной производительности оборудования и, в конечном итоге, перевод процесса производства марочного кадмия в непрерывный режим с отдельной переработкой остатка от дистилляции. 46 УДК 669.873.048.5. РАФИНИРОВАНИЕ ЧЕРНОВОГО ТАЛЛИЯ ДИСТИЛЛЯЦИЕЙ В ВАКУУМЕ Володин В.Н., Бурабаева Н.М., Храпунов В.Е., Марки И.А. АО «Центр наук о земле, металлургии и обогащения» г. Алматы, Республика Казахстан К настоящему времени основным процессом очистки таллия от примесей является щелочное рафинирование. Безвозвратные потери в этом процессе составляют около 3 %. Для получения таллия высокой чистоты используют повторение операций щелочного рафинирования, электролитические и кристаллизационные методы очистки. В Центре наук о земле, металлургии и обогащения (ЦНЗМО) в результате систематических физико-химических и технологических исследований разработан дистилляционный способ рафинирования чернового, переплавленного под слоем щелочи, таллия с весьма высоким содержанием примесей. При изучении фазовых переходов жидкость-пар в системах таллия со свинцом, кадмием, цинком, медью, оловом установлено отсутствие технологических затруднений при рафинировании с переводом таллия и примесей в паровую фазу, за исключением свинца. Разработан способ рафинирования таллия дистилляцией в вакууме при температурах 850-900 оС, давлении 10-20 Па с фракционной конденсацией наиболее чистого таллия рафинированного металла, фракции, обогащенной наиболее летучими примесями ( кадмием, цинком и т.д.) и возвратом конденсата таллия, обогащенного менее летучими – свином, медью, никелем, в испаритель Конструктивное оформление технологического процесса представляет собой вакуумный объем, разделенный на испаритель и секционный конденсатор с возможностью понижения и поддержания температуры по секциям. Вследствие малых объемов производства, разработан вакуумный аппарат периодического действия. При дистилляционном рафинировании чернового таллия, содержащего, мас. %: таллия – 97,10; кадмия – 2,81; свинца - 210-2; меди - 110-3; никеля - 110-2, при температуре 85015 оС и давлении 20-25 Па получен таллий, превосходящий по качеству металл марки Тл1 с прямым выходом 86,35 % и извлечении 88,9 %. Остальная его часть распределена в сопоставимых количествах между кадмиевым конденсатом (2,34 %) и остатком от дистилляции (6,30 %) 47 при выходе последних 4,96 и 6,16 % соответственно. Кадмиевый конденсат представлен таллий - кадмиевым сплавом, переработка которого целесообразна в процессе дистилляции чернового кадмия. Переработка остатка предполагает дистилляцию таллия при 850-900 о С с получением вторичного чернового таллия и возвратом последнего в процесс вакуумной дистилляции. Выход вторичного остатка от дистилляции составляет десятые доли процента. При реализации разработанной в ЦНЗМО технологической схемы рафинирования кадмия физическими методами возможно получение остатка от дистилляции с весьма высоким содержанием примесей (до 15 мас. %), в котором содержится 85-90 мас. % таллия. При переработке такого промпродукта при 87015 оС получен марочный таллий (Тл1) при выходе 83,39 %. Отличительной особенностью является высокое содержание таллия в оборотном кадмиевом конденсате (до 9,7 мас. %) Таким образом, разработанный процесс позволяет организовать процесс рафинирования таллия без использования химических реагентов и токсичных выбросов в окружающую среду. 48 УДК 66-963 ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ АГЛОДОМЕННОГО, СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО И ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТОРФА АКТИВИРОВАННОГО Гогенко О.А., Сидорский А.В., Толстун О.И., Гогенко О.О. ООО «Научно-производственное предприятие «Техно», г. Днепропетровск, Украина Проанализированы основные способы подготовки железосодержащих отходов для утилизации в металлургических производствах. Разработана и внедрена технология подготовки железосодержащих отходов аглодоменного, сталеплавильного и прокатного производств с использованием торфа активированного. Разработанная технология позволяет повысить техникоэкономические показатели процессов окускования железорудного сырья при утилизации отходов, значительно снизить пылевыделение при их подготовке и увеличить количество железосодержащих отходов, вовлеченных в производство. . 49 УДК 001.892: 001.895: 06.048.6 ДЕРЖАВНА ПОЛІТИКА РЕАЛІЗАЦІЇ ПРОГРАМ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ У ПРОМИСЛОВОМУ СЕКТОРІ Грищенко С.Г., Ноговіцин О.В., Макогон В.Ф., Хребтова Л.І. Міністерство промислової політики України, м. Київ, Україна Перш за все, дозвольте привітати Вас від імені Міністерства промислової політики України, яке є провідним у більшості галузей національної економіки. На сучасному етапі розвитку України, особливо в умовах подолання наслідків світової фінансовоекономічної кризи, вирішення питання зниження енергоємності ВВП, і в свою чергу, скорочення споживання первинних енергетичних ресурсів, має важливе значення для забезпечення енергетичної незалежності. Оскільки, неефективне споживання паливноенергетичних ресурсів викликає необхідність додаткового імпорту понад 50 % загального споживання енергоносіїв, що ставить у безпосередню залежність роботи базових галузей економіки від імпортерів та зростаючих цін на енергоресурси. Одним з найважливіших видів енергоносіїв для нашої економіки є природний газ. Структура споживання природного газу в економіці України в останні роки (у відсотках від загальної кількості спожитого природного газу) наступна: теплоенергетика та транспорт – 44%, населення – 28%, промисловість в цілому – 28%, в тому числі, гірничо-металургійний комплекс – 14%, хімічна промисловість – 11%, машинобудування - 3%. Таким чином, підприємства промислового комплексу є провідними споживачами паливно-енергетичних ресурсів, зокрема природного газу. За підсумками 2008 року промисловими підприємствами Мінпромполітики спожито : електричної енергії – 44,0 млрд. кВт год., в тому числі гірничо-металургійний комплекс – 33,4 млрд. кВт год.; хімічний комплекс – 5,4 млрд. кВт год.; машинобудування – 4,9 млрд. кВт год.; природного газу - 17,0 млрд. кубічних метрів., в тому числі гірничо-металургійний комплекс – 8,4 млрд.м3, хімічний комплекс – 7,75 млрд.м3, машинобудування – 0,8 млрд.м3. Якщо проаналізувати напрями споживання природного газу у гірничо-металургійному комплексі, як провідному споживачу газу у 50 промисловості, то на металургійне виробництво припадає 7,4 млрд. м3 (решта – кольорова металургія та гірничорудне виробництво). З цієї цифри близько половини затрат припадає на доменне виробництво, та приблизно по чверті витрат – на сталеплавильне та прокатне виробництво. В хімічній промисловості у 2008 році спожито близько 8 млрд. кубічних метрів природного газу. Скорочення витрат енергоносіїв, зокрема, природного газу у гірничо-металургійному комплексі, а особливо в хімічній та нафтохімічній промисловості, де газ використовується в якості сировини, можливе лише за рахунок впровадження нових енергозберігаючих технологій в базових виробництвах, тобто, за умови здійснення докорінної реконструкції та модернізації виробництва на основі енергозберігаючих технологій, впровадження альтернативних джерел енергії. Відповідно до вимог нормативно-правової бази в сфері енергоефективності, критерієм оцінки рівня ефективності використання ПЕР є зменшення питомих витрат ПЕР на виробництво продукції в порівнянні з розрахунковими науково-обгрунтованими показниками, тобто прогресивні питомі норми. Досягнути прогресивних норм питомих витрат ПЕР на виробництво продукції без глобальної реконструкції та модернізації в промисловості неможливо. В 1999 році в рамках проведення економічного експерименту для 67 підприємств гірничо-металургійного комплексу були створені умови для подолання кризисного стану галузі, а саме реструктуризація підприємств, виведення неефективних потужностей, стимулювання інвестиційної та інноваційної діяльності, випуск конкурентоздатної продукції та створення нових робочих місць. Впроваджені на той час заходи дозволили багатьом підприємствам вийти з кризи та значно збільшити обсяги виробництва, що в свою чергу значно скоротило такий показник енергоефективності, як питомі витрати паливно-енергетичних ресурсів на одиницю продукції. В подальшому нарощування обсягів виробництва металургійної продукції та проведення організаційно-технічних заходів на підприємствах ГМК дозволив з року в рік досягати рівня прогресивних норм питомих витрат енергоресурсів. З метою їх зниження всі заходи, що направлені на зменшення показнику енергоємності виробляємої продукції включені до Державної програми реформування та розвитку гірничо-металургійного комплексу на період до 2011 року та Галузевої програми енергоефективності та енергозбереження на період до 2017 року. 51 Це, насамперед, в доменному виробництві - впровадження технології виплавки чавуну з вдуванням пиловугільного палива, що дасть змогу на 80% скоротити використання природного газу в доменному виробництві (технологія вже впроваджена на ЗАТ «Донецьксталь», впроваджуються установки вдування пиловугільного палива на ВАТ «Алчевському МК», ВАТ «ДМК ім. Дзержинського», ВАТ «Запоріжсталь»); - в сталеплавильному виробництві - виведення з експлуатації мартенівських цехів, із збільшенням обсягів сталі, що розливають на машинах безперервного лиття заготовок (МБЛЗ) та обробляють в установках «піч-ківш» та вакууматорах; - в прокатному виробництві - впровадженням нових прокатних технологій та технологічних комплексів, що об’єднують машини безперервної розливки сталі з сучасним прокатним обладнанням (так звані «ливарно-прокатні модулі»). Ця технологія зараз практично реалізується на ВАТ «Алчевський металургійний комбінат». Розрахунки свідчать, що впровадження нових прокатних технологій дасть можливість знизити витрати природного газу у прокатному виробництві в 10-25 разів. В хімічній промисловості, зокрема у азотному виробництві – це реконструкція та модернізації діючих аміачних агрегатів. На теперішній час в українських “Азотах” на старих агрегатах для одержання 1 тонни аміаку синтетичного витрачається близько 1200 м3 природного газу. Реконструкція агрегатів дозволить зменшити витрати до 1 тис. м3 природного газу на виробництво 1 т аміаку. Агрегати нового покоління споживають 850 - 900 м3 природного газу на виробництво 1 т аміаку. Розпочата також реалізація принципово нових енергозберігаючих технологій на діючих агрегатах з виробництва карбаміду та у виробництві кислот. Впровадження зазначених заходів в хімічній галузі дасть економію природного газу близько 1,5 млрд.м3 на рік, тобто близько 20 %. У машинобудівному комплексі зниження споживання природного газу можливе за рахунок впровадження в стале - і чавуноливарне виробництво таких технологій, як позапічна обробка металу, використання кисневого дуття; переведення технологічних процесів гальванізації, миття та сушки з пари на гарячу воду; проведення реконструкції, уніфікації та автоматизації енергетичного господарства, що забезпечить економію природного газу в обсягах 0,3 млрд.м3 на рік (близько 30 % від загального споживання). В сучасних умовах найбільш перспективними та доступними заходами є поширення використання вторинних енергоресурсів. Для 52 гірничо-металургійного комплексу в цьому плані найбільш перспективним є використання доменного, конвертерного та феросплавного газів. Вже сьогодні до 90 % доменного газу використовується в якості палива, що відповідає 20 % загального обсягу спожитих паливно-енергетичних ресурсів в металургії. Передбачається використання коксового газу у охолоджувачах конверторних газів або у когенераційних установках для вироблення пари та електроенергії. Феросплавні гази пропонується використовувати для підігріву шихти та також для виробництва пари та електроенергії. Промисловими підприємствами в 2008 році, спожито у перерахунку на умовне паливо 7,6 млн. тонн доменного газу та 1,9 млн. тонн коксового газу, що заміщає біля 30% природного газу спожитого підприємствами чорної металургії. В хімічній промисловості утилізація низькопотенційного (1000 200 С) і середньопотенційного (200-400 0С) тепла в циклі енерготехнологічного агрегату виробництва аміаку разом із високопотенційним (більш 400 0С) може забезпечити всі енергетичні потреби карбамідних агрегатів. В машинобудуванні також передбачається поширення використання теплових вторинних енергоресурсів - тепла відхідних газів, фізичного тепла шлаку та нагрітих виробів, тепла м’якої пари і конденсату тощо. Враховуючи наслідки фінансово-економічної кризи, яка суттєво вплинула на розвиток вітчизняної промисловості наприкінці 2008 року та у І півріччі поточного року, різке падіння обсягів виробництва товарної продукції, зменшення споживання паливно-енергетичних ресурсів в середньому на 40-50 % у 2009 році до відповідного періоду 2008 року, практично не дозволило дотриматися запланованих норм у 2008 році та відповідно спрогнозувати їх на 2009 рік. Тому, рішенням спільної наради Міністерства промислової політики України та Національного агентства України з питань забезпечення ефективного використання енергетичних ресурсів з питання «Нормування питомих витрат паливно-енергетичних ресурсів підприємств гірничо-металургійного комплексу» від 12 червня 2009 року, з метою недопущення погіршення фінансового стану підприємств та застосування штрафних санкцій, прийнято рішення щодо проведення корегування загальновиробничих норм питомих витрат палива, теплової та електричної енергії, що в свою чергу, дозволить підприємствам подолати наслідки кризи. Крім того, хочу зазначити, що скасування рішенням Конституційного суду України від 14 липня 2009 року Закону України «Про внесення змін до деяких законів України щодо мінімізації 53 впливу фінансової кризи на розвиток вітчизняної промисловості» ставить під загрозу виконання «широким фронтом» планів модернізації та реконструкції промислових підприємств. На сьогоднішній день Міністерством промислової політики проводиться низка заходів щодо розробки законів, нормативноправових актів, галузевих програм з реалізації державної політики у сфері енергоефективності та енергозбереження. Так, розроблено проект Закону України «Про внесення змін до деяких законів України щодо модернізації підприємств гірничометалургійного та хімічного комплексів». Для введення в дію Закону України від 16.03.07 р. № 760-V «Про внесення змін до деяких законодавчих актів України щодо стимулювання заходів з енергозбереження», Мінпромполітики проводиться робота по формуванню Переліку та обсягів енергозберігаючих матеріалів, обладнання, устаткування та комплектуючих, що звільняються від ввізного мита та податку на додану вартість» до постанови Кабінету Міністрів України від 14.05.08 р. № 444. Також Переліку енергозберігаючого обладнання, що виготовляються вітчизняними підприємствами, та прибуток яких звільняється від оподаткування отриманий від продажу на митній території України таких видів товарів власного виробництва. З метою зниження споживання паливно-енергетичних ресурсів і, як наслідок, зниження енергоємності продукції за рахунок розробки та впровадження прогресивних енергозберігаючих технологій та устаткування, підвищення ефективності використання паливноенергетичних ресурсів, оптимізації структури споживання, збільшення використання альтернативних видів палива, в тому числі вторинних енергоресурсів, нетрадиційних джерел енергії, розроблено Галузеву програму енергоефективності та енергозбереження на період до 2017 року. Розроблена Галузева програма скорочення споживання природного газу промисловими підприємствами та план заходів її реалізації на період до 2012 року. На виконання розпорядження Кабінету Міністрів України «Про заходи з використання альтернативних джерел енергії» Мінпромполітики розроблено Рекомендації місцевим органам виконавчої влади щодо їх участі в реалізації інвестиційних проектів з використанням альтернативних видів палива. Оптимальним шляхом рішення проблеми підвищення енергоефективності промисловості є інвестиційно-інноваційний розвиток. Завдяки якому забезпечується комплексний розвиток галузей за рахунок реалізації заходів, направлених на технічне 54 оновлення виробництва, використання науково-технічного потенціалу країни і формування високотехнологічного виробництва. Галузева програма енергоефективності та енергозбереження на період до 2017 року містить конкретні заходи та напрями інноваційно – інвестиційного розвитку окремих галузей, підгалузей промисловості та, безпосередньо, підприємств. Загальна потреба промислового комплексу України в інвестиціях для технічного переозброєння та модернізації на найближче десятиріччя оцінюється в 25 млрд. дол. США щорічно. Кумулятивний показник інвестицій в основний капітал промисловості у першому півріччі 2009 року склав майже 22,7 млрд. грн., що складає майже 64 % до аналогічного періоду 2008 року. Разом з тим, на підприємствах промисловості у І півріччі ц.р. спостерігався приріст іноземного капіталу на 582,0 млн. дол., у т.ч. переробної – на 522,6 млн. дол. Серед галузей переробної промисловості найбільше зросли обсяги прямих іноземних інвестицій у хімічну та нафтохімічну промисловість (на 207,8 млн. дол.) та у виробництво харчових продуктів, напоїв та тютюнових виробів (на 106,1 млн. дол.). На підприємствах промисловості зосереджено майже 8,6 млрд. дол., що становить 22,6 % від загального обсягу прямих інвестицій в Україну. Зокрема, переробної – 7,4 млрд. дол. та добувної – 1,0 млрд. дол. Серед галузей переробної промисловості у виробництво харчових продуктів, напоїв і тютюнових виробів внесено майже 1,8 млрд. дол. прямих інвестицій, у металургійне виробництво та виробництво готових металевих виробів – 1,4 млрд. дол., хімічну та нафтохімічну промисловість – 1,15 млрд. дол., машинобудування – 1,05 млрд. дол., виробництво іншої неметалевої мінеральної продукції – 0,8 млрд. дол. На сучасному етапі для українських промислових підприємств найбільш ефективним механізмом залучення іноземних інвестицій для реалізації заходів по енергозбереженню, використання альтернативних джерел енергії та збільшення споживання обсягів вторинних енергоресурсів є реалізація положень Кіотського протоколу. Одним з перспективних напрямків – надання промисловим підприємствам, при реєстрації проектів спільного впровадження, вуглецевого кредиту у вигляді Одиниць Встановленої Кількості (ОВК) із державного резерву. Сьогодні, з метою залучення інвестицій, Мінпромполітики веде постійні переговори та консультації з провідними світовими компаніями та корпораціями. Так, під час поїздки Міністра промислової політики Новицького В.С. до Японії на початку березня 2009 року було укладено п’ять меморандумів про взаєморозуміння 55 між Мінпромполітики та провідними японськими компаніями «Міцубісі Корпорейшн», «Соджіц Корпорейшн», «Міцуї», «Міцубісі Хеві Індастріз», «Кобе Стіл» і «Харес Інжинірінг», спрямованих на проведення реконструкції та технічної модернізації підприємств гірничо-металургійного комплексу, хімічної промисловості та машинобудування з впровадженням сучасних енергоефективних та екологічно чистих технологій. На сьогодні міністерством ведеться активна робота щодо забезпечення реалізації основних положень цих меморандумів. Таким чином, політика енергозбереження в масштабах країни, галузей і окремих виробництв стала одним з ключових факторів забезпечення конкурентоспроможності вітчизняної продукції та незалежності держави. 56 УДК 533.9 НЕОДНОРОДНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В АЭРОЗОЛЯХ И ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ Драган Г., Коськин Е. Одесский национальный университет имени И.И. Мечникова, г. Одесса 65026, Украина Коллективные взаимодействия заряженных дисперсных частиц в аэрозольных и плазменных продуктах сгорания являются причиной агломерации и формирования упорядоченных структур [1]. Эти процессы играют существенную роль, как в продуктах сгорания металлизированных композиций, так и в плазме дугового разряда. В обоих случаях формирование агломератов и упорядоченных структур может привести в одном случае к потере импульса ракетного двигателя, в другом – к образованию сварочного аэрозоля, который представляет опасность для рабочего персонала. Именно поэтому эти процессы стали неотъемлемой частью в изучении экологических проблем общества. В настоящей работе рассматривается стационарная одномерная модель распределения плотности дисперсных частиц на примере модельного парного взаимодействия Морзе, где предполагается, что соответствующие параметры зависят от заряда частиц и свойств среды в которой они находятся. Методом минимизации потенциальной энергии системы было получено уравнение на функцию смещения u(x) относительно однородного распределения частиц. Решение этого уравнения для малых смещений изображено на рисунке наряду со средней плотностью частиц n(x) найденной непосредственно из u(x): Как видно из результатов, система состоящая с N взаимодействующих частиц в линейном приближении может иметь плотность на краях отличную от середины, что может служить причиной образования войдов, обнаруженых экспериментально [2, 3], или поверхностного натяжения в жидкости и других конденсированных средах. [1] V. I. Vishnyakov and G. S. Dragan, Phys. Rev. E. 73, 026403 (2006) [2] O. S. Vaulina et al., Phys. Rev. Lett. 88, 245002 (2002) [3] A.P. Nefedov et al., New J. Phys., v. 5, # 3, pp. 33.1-33.10, (2003) 57 УДК 536.246.2 ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ПОЛИМЕРОВ Журавский Г.И., Матвейчук А.С., Шаранда Н.С. Институт тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова НАН Беларуси, г. Минск, Беларусь Мировое производство изделий из полимеров в настоящее время составляет около 170 млн. т/год, причем 50-60% этого количества поступает в отходы. Анализ существующих технологий переработки отходов пластиков показывает, что наиболее перспективными направлениями получения сырьевых и топливно-энергетических ресурсов из данного вида отходов являются термические методы – газификация, пиролиз и термолиз. Причем известно достаточно большое количество технологий и оборудования, нашедших широкое практическое применение или находящихся на стадии коммерциализации. На протяжении ряда последних лет в Институте тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси (ИТМО) разрабатывается технология “парового термолиза”, основанная на свойствах органических соединений подвергаться деструкции при нагревании в среде перегретого водяного пара, проявляющего себя в качестве эффективного теплоносителя и инертной среды, снижающей образование токсичных соединений и обеспечивающей получение ценных конечных продуктов. Технологический процесс аппаратурно оформлен в виде стационарных и мобильных комплексов с производительностью от 200 до 2000 кг отходов в час и смонтированных на территории Республики Беларусь, Литвы, Латвии и на Тайване. С целью определения экологических показателей технологии парового термолиза органических отходов, выполнены экспериментальные исследования выбросов при переработке композиционных полимерных материалов, переработка которых невозможна путем сжигания или пиролиза, поскольку приводит к значительным выбросам высокотоксичных соединений в окружающую среду. Исследования проводились на территории компании “AIRBUS” (г. Тулуза, Франция), куда была доставлена мобильная установка УТПО-1. Отбор проб выбросов и их анализ выполнен компанией “NORISKO” (Франция), имеющей 58 соответствующее оборудование и необходимые международные сертификаты для проведения подобного рода исследований. Анализ экспериментальных данных показал, что по всем исследованным показателям технологический процесс удовлетворят требованиям охраны окружающей среды. Особенно необходимо отметить соответствие международным нормативам по выбросам диоксинов. В 2004 г. на Международной выставке “Эврика-2004”, проходившей в Брюсселе, данная технология, отмечена бронзовой медалью, а в 2006 г. на VI Московском международном салоне инноваций и инвестиций – номинирована на “Гран-при” и отмечена золотой медалью. В 2006 г. технология парового термолиза была номинирована на соискание премии “Blue Sky” (г. Шенцзин, КНР), где вошла в десятку призеров и отмечена сертификатом ЮНИДО как один из десяти лучших мировых проектов, характеризуемых высокими показателями как по новизне, так и по осуществимости предлагаемых технических решений. Также в 2007 г. на Международной выставке “Высокие технологии” в г. Санкт-Петербурге (РФ) данная технология отмечена дипломом в номинации “Лучший экологический проект”. 59 УДК 669.849.053 СОРБЦИОННО - ЭКСТРАКЦИОННО-ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРРЕНАТА АММОНИЯ ИЗ УРАНСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ Загородняя А. Н., Абишева З. С. АО «Центр наук о Земле, металлургии и обогащения», г. Алматы, Казахстан Рений за сравнительно короткий период с момента его открытия нашел широкое применение в различных областях современной техники. Основная часть его сырьевых ресурсов сосредоточена в медных и медно-молибденовых рудах. Некоторые урановые руды месторождений Средней Азии и Казахстана наряду с ураном также содержат и другие металлы – редкие, в частности рений, благородные, редкоземельные, цветные. Вскрытие руд осуществляют методом подземного выщелачивания (ПВ). В зависимости от природы руды в качестве выщелачивающих реагентов используют растворы серной кислоты, карбоната и бикарбоната натрия или аммония. В процессе выщелачивания образуются различные по качественному составу и количественному содержанию элементов растворы. Таблица – Состав растворов подземного выщелачивания руд различных месторождений № U 1 35 2 100 3 50 Fe 1190 320 1450 AI 1211 280 900 Ca 398 400 430 Концентрация, мг/дм3 Mg Si02 CI SO42437 70 445 9500 215 54 1280 8700 529 154 218 16000 NO3200 690 172 Re pH 2,10 0,50 2,03 0,28 2,00 На начальном этапе из растворов ПВ извлекали только U по технологии, включающей сорбцию сильноосновными анионитами, десорбцию нитратно-сернокислотными растворами, осаждение малорастворимых солей урана из элюатов. Элементом, представляющим промышленный интерес, несмотря на очень низкие его концентрации (0,1 – 0,4 мг/л), является рений. Первые работы по извлечению его из очень бедных растворов ПВ были начаты в Институте металлургии и обогащения Казахстана. Выполнен большой комплекс работ по адаптации существующих методик определения рения применительно к урансодержащим растворам и анионитам, по изучению поведения его в технологии урана, по сорбционному и экстракционному извлечению из различных 60 растворов и анионитов, по получению перрената аммония методом электродиализа. Установлено, что рений частично сорбируется и десорбируется совместно с ураном, выявлены промпродукты (растворы ПВ, фильтраты сорбции, маточные растворы от осаждения урана и аниониты после десорбции из них урана), которые стали предметом рассмотрения и изучения их в качестве источников извлечения рения. Выявлены основные закономерности сорбционного извлечения рения из указанных растворов, вторичного его концентрирования методами сорбции, экстракции и электродиализа. На основании анализа экспериментальных данных выбраны оптимальные условия перечисленных методов извлечения и концентрирования рения с получением рениевой кислоты и перрената аммония. Были разработаны технологии селективного извлечения рения непосредственно из растворов ПВ, фильтратов сорбции, анионитов и маточных растворов. Комбинированная сорбционноэкстракционно-электродиализная технология извлечения рения из анионитов и маточных растворов внедрена нами на одном из предприятий Узбекистана, впоследствии растиражирована и на другие предприятия с некоторыми изменениями, в частности с заменой одних марок анионитов на другие. 61 УДК 669.213.63.084:66.081 УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ УПОРНОГО ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ Игнатьев М.М., Танекеева М.Ш., Ахметова К.Ш., Зейфман В.М., Ешпанова Г.Т. АО «ЦНЗМО», г. Алматы, Казахстан В последние годы в промышленное производство все чаще вовлекаются хвосты золотоизвлекательных фабрик, содержащие значительное количество мелкодисперсного золота, заключенного в минералах. Потери золота с хвостами происходят из-за того, что при измельчении руд до обычной для фабрик крупности мелкое золото не вскрывается и, как правило, не контактирует с выщелачивающим агентом. Данные исследования проводились с целью дезинтеграции золотосодержащего техногенного сырья ультразвуковым газодинамическим способом и подготовки его для процесса выщелачивания. Газодинамический излучатель ультразвука выбран из-за простоты устройства и легкости в эксплуатации, не требующей дорогостоящей электрической энергии высокой частоты. Ультразвуковое дезинтегрирование золотосодержащих хвостов обогатительной фабрики показало, что под влиянием ультразвука содержание класса крупности +0,1 мм снизилось с 72,16 % в исходном продукте до 50,18 % в конечном продукте. В то же время под влиянием ультразвуковых колебаний содержание фракции +0,071 мм увеличилось с 13,47 % до 29,60 %. Одновременно повышается содержание класса крупности +0,045 мм с 10,33 % в исходной пробе до 15,31 % в конечном продукте после ультразвукового воздействия. Также возрастает содержание класса крупности -0,045 мм с 4,04 % до 4,91 %. Повышение интенсивности ультразвуковых колебаний увеличивает скорость измельчения. Процесс разрушения минералов для всех классов крупности начинает протекать эффективно при частоте ультразвука 18-22 кгц. Исследования по измельчению хвостов сорбционного цианирования и хвостов флотации, проведенные ультразвуком частотой 20 и 30 кгц, показали, что под влиянием ультразвука за первые 20 мин диспергировалась основная масса исходной пробы (в среднем около 60%). При дальнейшем увеличении продолжительности ультразвуковой газодинамической обработки скорость диспергирования снижалась. 62 Ультразвуковая газодинамическая обработка приводит к нарушению целостной структуры минеральных агрегатов, что обусловливает образование трещин в обрабатываемых минеральных продуктах по плоскостям спайности рудных минералов с нерудными. В минеральных продуктах после акустического воздействия за счет ослабления межкристаллических связей возникают микротрещины, которые должны облегчить доступ выщелачивающего агента к поверхности тонковкрапленного золота, заключенного в сульфиды, кварц и другие минералы. Таким образом, проводимые исследования показывают перспективность применения ультразвуковой газодинамической активации рудных минералов с целью их дезинтеграции для подготовки золотосодержащего сырья к выщелачиванию тонковкрапленного золота. 63 УДК 549.43:553.522:622.775 ГИДРОХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФЕЛИНОВОГО КОНЦЕНТРАТА Ковзаленко В.А., Мылтыкбаева Л.А., Тастанов Е.А., Бейсембекова К.О. АО «ЦНЗМО», г. Алматы, Казахстан Представлены результаты гидрохимической переработки нефелинового концентрата и определены оптимальные технологические условия извлечения глинозема. В связи с ограниченностью запасов кондиционного глиноземсодержащего сырья, возникает необходимость вовлечения в производство глинозема высококремнистых низкокачественных бокситов, в частности, нефелиновых сиенитов. В данной работе на основе комплекса исследований разработана технология переработки химически обогащенного нефелинового концентрата. Гидрохимическим способом установлены оптимальные технологические условия его переработки. Исследованы химические и минералогические изменения компонентов, входящих в состав исходного материала и продуктов, полученных после гидротермальной щелочной обработки в присутствии оксида кальция. Изучено влияние основных физико-химических условий на извлечение глинозема их нефелинового концентрата: концентрации Na2O, молярного отношения CaO : SiO2, температуры и продолжительности процесса выщелачивания. Установлено, что при температуре 2800С, СNa2O - 478,0 г/дм3, дозировке оксида кальция CaO : SiO2 = 1,1 : 1, продолжительности выщелачивания - 1,5 ч извлечение глинозема из нефелинового концентрата составляет 98,86 %. Определен состав шлама, образующегося после гидрохимической переработки нефелинового концентрата. После промывки и регенерации полученный шлам возможно использовать в качестве сырья для производства строительных материалов. Результаты исследований свидетельствуют о перспективности гидрохимического способа для переработки некондиционного глиноземсодержащего сырья – нефелиновых сиенитов. 64 УДК 669.054.85:621.926.46 ОЦЕНКА ДРОБЛЕНИЯ ЛОМА ЭС В КОРПУСАХ И КОЖУХАХ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Козловский К.П., Пластовец А.В., Кузнецов Е.А., Чернюк А.О. ДонНИПИЦМ, г. Донецк, Украина К сложным видам лома радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) для механического обогащения можно отнести электрические соединители (ЭС) в корпусах и кожухах из алюминиевых сплавов из которых необходимо выделить латунные контакты-детали покрытые драгоценными металлами, алюминиевые сплавы и полимерные материалы. При этом необходимо оптимизировать экономические факторы, так как известно, что ручная подготовка лома ЭС малопроизводительна, а при механическом обогащении лома ЭС основные затраты связаны с их дроблением для раскрытия компонентов смеси. Исследовали состав партии лома ЭС. Содержание металлов в пробах , поступавших на дробление составляло,%: латунные посеребряные контакты-детали 15,13-15,16; алюминиевые сплавы 44,40-45,14; железные приделки 3,72-4,06; медь из проводников тока 8,73-9,38; бронза 0,14-0,18. Рассмотрены различные варианты дробления лома ЭС на молотковых дробилках С-218А, ЛДМ, ножевой дробилке ИПР-450М с цилиндрическими отверстиями решеток, рассева продуктов дробления для технологической оценки полученных результатов. ВариантI – дробление на С-218А с отверстиями решетки диаметром 15 мм (продукт 1), вариант II – последовательное дробление на С-218А с отверстиями решетки диаметром 15 мм и ЛДМ с отверстиями решетки диаметром 12 мм (продукт 2), вариант III – тоже, что и вариант II с рассевом продуктов дробления на грохоте с отверстиями плоского сита диаметром 8 мм с получением классов -8 мм (продукт 3) и +8 мм, кл. +8 мм дробили на ИПР-450М с отверстиями решеток диаметром 10 мм (продукт 4); вариант IV – дробление на С-218А с отверстиями решетки диаметром 15 мм, грохочение на плоском сите с отверстиями диаметром 8 мм, дробление кл. +8 мм на ИПР-450М с отверстиями решеток диаметром 10 мм (продукт 5); кл. -8 мм дробили на ИПР 450М с отверстиями решеток диаметром 10 мм (продукт 6).Продукты дробления и грохочения (1-6) по вариантам I - IV направляли на ситовый анализ (размер отверстий сит 10, 8, 5, 3. 1 мм) и проводили визуальный анализ каждого класса крупности. На рисунке приведены суммарные 65 характеристики крупности продуктов дробления по вариантам I – IV (продукты 1 - 6). В результате дробления по варианту I содержание кл. -1 мм составляет 2,99 %, а по варианту II увеличивается до 7,09 %, содержание нераскрытых контактов-деталей в варианте I составляет 3,48 %, а в варианте II уменьшается до 0,35 %. При применении грохочения в варианте III кл. -8 мм (продукт 3) составляет 60,06 % в котором на алюминиевые сплавы приходится 36,33 %, на контактыдетали латунные посеребряные 24,37 %, а в продукте 4 алюминиевые сплавы составляют 56,46 %, а контакты-детали латунные посеребряные 1,53 %. По варианту IV выход кл. -8 мм (продукт 6) составляет 41,24 % причем в нем содержание алюминиевых сплавов составляет 21,27 %, а контактов-деталей и контактов-деталей с медными проводниками тока — 34,37 %. Приведены результаты ситового и визуального анализов конечных продуктов дробления (5, 6) по варианту IV. Наиболее перспективным вариантом дробления можно считать – IV. Дробленый продукт (5) (кл. +8 мм) содержащий 63 % алюминиевых сплавов можно обогащать сухим методом с применением пневмосепарации, грохочения. Дробленый продукт (6) (кл. -8 мм), содержащий 32,21% латунных посеребряных контактовдеталей, можно обогащать мокрым методом с применением концентрации на столах. 66 УДК 544.723:549.67:546 ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ПОГЛИНАННЯ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ ІЗ ВОДНИХ РОЗЧИНІВ ЦЕОЛІТОМ, СИНТЕЗОВАНИМ ІЗ ВУГІЛЬНОЇ ЗОЛИ Кукушкіна Н.В., Квітка О.О. НТУУ «Київський політехнічний інститут», ХТФ Кафедра кібернетики хіміко-технологічних процесів, м. Київ, Україна Досліджено кінетику видалення важких металів Pb, Cu та Cd з водних розчинів за допомогою цеоліту, синтезованого із вугільної золи. Перетворення вугільної золи у цеоліти – один із перспективних варіантів утилізації відходів згорання вугілля, які часто мають високий вміст силікатів та алюмінатів, що є основними складовими структури цеоліту. Цеоліти мають високі потенційні можливості використання в технологічних процесах очистки і доочистки стічних вод. Їх не розбухання, хімічна стабільність, термостійкість і можливість до регенерації до рівня сорбційної рівноваги дуже вигідні. Цеоліти характеризуються фільтрувальними властивостями, завдяки яким затримує колоїдні завислі у воді частинки. Вони забезпечує очистку води від каламутності, колірності, на частках відбувається адсорбція важких металів та радіонуклідів, поліпшуються мікробіологічні показники води, що очищається. Закономірності, що визначають швидкість досягнення адсорбційної рівноваги та дозволяють обрати оптимальні умови процесів масопередачі при адсорбційному очищенні води, мають не менше значення, ніж рівновага адсорбції. Для дослідження кінетики процесу сорбції були використані моделі «псевдо-першого» та «псевдо-другого» порядку. Для описання рівноваги досліджуваних процесів використовувались рівняння Ленгмюра та Френдліха. Результати дослідження показали перспективність адсорбції важких металів на цеоліті, синтезованому з вугільної золи, що підтверджує високе значення його статичної адсорбційної ємності. Розраховані константи швидкості сорбції k1 та k 2 . Встановлено, що рівновага адсорбції іонів важких металів на цеоліті для розглянутих експериментальних умов досягається протягом 80 хвилин. Досліджено вплив початкової концентрації адсорбату у розчині та початкової дози адсорбенту на рівноважну адсорбційну ємність цеоліту. Встановлено, що рівноважна адсорбційна ємність цеоліту 67 збільшується із збільшенням початкової концентрації адсорбату у розчині та зменшується із збільшенням дози адсорбенту; Системи із меншою початковою концентрацією важких металів у розчині швидше досягають рівноваги та краще описуються моделлю «псевдо-другого» порядку, тоді як системи із більшою початковою концентрацією повільніше досягають рівноваги та краще описуються кінетичною моделлю «псевдо-першого» порядку. На це вказують хороші значення (>0,96) коефіцієнтів «відповідності» ( R 2 ) експериментальних даних та даних, отриманих за моделями. 68 УДК 621.039.73 СКАРМ – ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОГНЕННО-ЖИДКИХ ШЛАКОВ В ЕМКОСТИ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ТОКСИЧНЫХ И РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ Куцин В.С., Неведомский В.А., ТимофеевА.Ю., Синяговский В.И., Жильцов В.Д., ОАО НЗФ, г. Никополь, Украина «ПИФАГОР» г. Днепропетровск НТЦ «КОРО» г. Желтые Воды, Украина Для Украины и других развитых стран сегодня остро стоит вопрос надежной и экологически безопасной фиксации радиоактивных отходов и токсичных веществ. Радиоактивные отходы (РАО) атомных энергетических установок, промышленных предприятий и научно-исследовательских организаций, как правило, относятся к отходам со средней и низкой активностью и с их хранением возникают серьезные проблемы. Комплекс производств «Вектор» предусматривает прием и захоронение радиоактивных отходов в контейнерах различного типа. В ближайшее время для решения задачи последовательного изъятия отходов от производителя потребуется большое количество контейнеров, позволяющих безопасно захоронить РАО. ОАО «Никопольский завод ферросплавов» совместно с ПКФ «Пифагор» и НТЦ «КОРО» в инициативном порядке выполнили ряд научно-технических разработок, по результатам которых спроектированы не имеющие аналогов в мире конструкции и разработана технология контейнера для длительного (более 300 лет) хранения радиоактивных и токсичных отходов. Рабочая емкость, находящаяся в непосредственном и длительном контакте с РАО выполнена в виде цельнолитой капсулы из армированного стеклокристаллического материала (СКАРМ), сырьем для которого служат огненно-жидкие шлаки от производства силикомарганца. При оптимальном армировании и управляемом структурообразовании шлакового литья возможно получение оболочек, прочность которых в 5 - 8 раз превышает прочность изделий из бетона. Материал СКАРМ отличается плотностью и низкой пористостью, что обеспечивает отсутствие водопоглощения, устойчивость к истиранию и высокую стойкость к агрессивным средам, не подвержен радиолизу. При облучении гамма-полях имеет достаточно высокую стойкость и обладает полным отсутствием поглощения поверхностью радионуклидов. Исследованиями установлено, что скорость 69 проникновения цезия из жидкой среды в шлаколитой материал в 27 раз ниже, чем у бетона, а стронция-в 630 раз. Испытания образцов каменного литья на основе базальта (г. Кривой Рог, г.Донецк, г. Кандапога, г. Первоуральск) и материала СКАРМ (г.Никополь) показали, что большей искусственной радиоактивностью обладают материалы на основе базальта, материал СКАРМ активируется примерно в 100 раз меньше, что убедительно подтверждает возможность его использования в качестве защитных средств при изготовлении контейнеров, покрытий, универсальных емкостей. Это позволяет сделать вывод об обеспечении надежного хранения (захоронения) РАО и исключает утечки радионуклидов на протяжении не менее 300 лет. Наличие в г.Никополе крупнейшего в мире завода по производству ферросплавов и цеха шлакового литья дает неограниченный источник огненно-жидких силикатных расплавов и место для серийного изготовления контейнеров различной вместимости. Материал СКАРМ, полученный методом направленной кристаллизации огненно-жидких расплавов, допущен к применению Минздравом Украины без ограничений. По данным НТЦ «КОРО», потребность в контейнерах различного объема в 2009 г. составит 3000 штук с последующим наращиванием производства с 2010 г. до 10-15 тыс. штук в год. 70 УДК 622.7:669.168 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БРИКЕТОВ ИЗ ОТХОДОВ-ОТСЕВОВ ФЕРРОСПЛАВОВ Куцин В.С, Лапин Е.В., Ольшанский В.И., Неведомский В.А. ОАО НЗФ, г. Никополь, Украина Никопольский завод ферросплавов освоил новое современное производство— комплекс для брикетирования отсевов ферросплавов фракции 0-10 мм, которые в значительном количестве образуются в процессе фракционирования. Специалисты завода, приняв на вооружение теоретические основы брикетирования [1 -2], разработали технологию для мелкозернистых и тонкодисперсных материалов с использованием различных связующих: жидкого стекла, гашеной извести, различных глин, органических отходов мукомольной промышленности (ОС). В основу проектирования и изготовления оборудования комплекса брикетирования отсевов ферросплавов (БОФ) положены физико-механические свойства брикетируемых материалов, моделирование технологических процессов и расчетнотехнологические исследования энергосиловых и кинематических параметров [2]. Основным агрегатом установки БОФ является брикетный пресс валкового безстанинного типа, состоящий из рабочих валков с подушками, загрузочного устройства, устройства прижима валков, привода и рамы. Валки снабжены сменными кольцевыми бандажами с профилированной рабочей поверхностью. Технологический регламент разработан на производство 40000 т. брикетов в год и в его основу положено: прием сырьевых материалов, их грохочение с выделением фракции более 6мм., подготовка смеси, формование брикетов, сушка, складирование и отгрузки готовой продукции. Производство брикетов - безотходная технология не имеющая каких- либо выбросов в атмосферу. Как показал опыт эксплуатации, на комплексе БОФ с 2004 года переработано около 200000 т. мелкозернистых материалов [3], что он позволяет брикетировать различные пылевидные отходы: отсевов ферросплавов, кокса, улавливаемой пыли аспирационных систем. Технологический процесс осуществляется на серийно выпускаемом предприятиями Украины оборудовании, обеспечивающем высокую степень автоматизации производственного процесса. Установка работает в автоматическом режиме и управляется из операторского пульта. Созданная технология брикетирования отсевов ферросплавов показала, что основная роль в прочности брикета отведена 71 связующему. Оно должно обладать клеющими свойствами, достаточными для получения брикетов требуемой прочности, обеспечивать их достаточную влагостойкость и термостойкость. При выборе связующего необходимо учитывать их полезность при дальнейшем использовании брикетов, экологическую чистоту и недефицитность. Разработанные и реализованные в промышленном масштабе брикетировочное оборудование и экологоохранные технологии позволили за короткий срок окупить затраты и повысить эффективность основного производства. Литература 1. Равич Б.М. Брикетирование в цветной и черной металлургии. М: Металлургия, 1975.- 231 с. 2. Носков В.А. Исследование влияния конфигурации прессующего инструмента на показатели уплотнения мелкофракционных шихт в брикеты /Носков В.А., Баюл К.В. //Металлургическая и горнорудная промышленность. 2003. -№4. - С. 137-138. 3.Куцин В.С. Утилизация пылевидных отходов фракционирования ферросплавов на комплексе БОФ ОАО НЗФ. /Куцин В.С, Лапин Е.В. , Неведомский В.А., Ольшанский В.И. //Экология и промышленность. - 2008. - №1 - С. 77 - 83. 72 УДК 669.046:666.974.2:553.04 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ И ВТОРИЧНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ КУЗБАССА С ЦЕЛЬЮ МЕХАНОХИМИЧЕСКОГО (НАНОСТРУКТУРНОГО) СИНТЕЗА НОВОЙ ОГНЕСТОЙКОЙ КЕРАМИКИ И ОГНЕУПОРОВ Луханин М.В. ГОУ ВПО «СибГИУ», г. Новокузнецк В работе исследованы природные глины впервые открытого Барзасского месторождения в Кузбассе огнеупорных глин, ранее открытого Алгуйского месторождения талька, зола Омской ТЭЦ-4 и вторичные минеральные ресурсы (BMP) Кузбасских предприятий с целью создания новой огнестойкой керамики и огнеупоров, которые завозятся в Кузбасс с других областей и стран. В результате исследований и экспериментов установлена возможность получения из природных ресурсов Кузбасса и отходов промышленности (BMP), с помощью механохимического способа помола смесей, получить новый муллито-кордиеритовый композит, пригодный для производства в перспективе широкого ассортимента огнеупорных и керамических изделий. Работа выполнена в соответствии с грантом Президента Российской Федерации для поддержки молодых российских ученых МК 2686.2007.8. 73 УДК 669.712.054.8:661.183.6:541 ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕОЛИТОВ ИЗ ЗОЛ ТЭЦ Мылтыкбаева Л.А. АО «Центр наук о Земле, металлургии и обогащения», г. Алматы, Казахстан К числу многотоннажных промышленных отходов относятся золы и шлаки энергетической промышленности. Масштабность золошлаковых отходов и наличие в них значительного количества различных ценных компонентов создают эффективные предпосылки для их комплексной переработки. Содержащая в своем составе 50-60 % оксида кремния, до 20-30 оксида алюминия и 10-20 оксида железа, зола является перспективным источником получения глинозема, железистого концентрата и таких силикатных продуктов как цеолиты. Традиционные технологии производства цеолитов основаны на использовании дорогостоящих реагентов как глинозем, гидроксид алюминия, силикат-глыба, жидкое стекло, едкий натр. С целью снижения себестоимости цеолитов и расширения сырьевой базы их производства все шире используются отходы и полупродукты других производств и альтернативные виды исходного сырья. На основании комплекса лабораторных исследований разработана технологическая схема получения цеолитов NaХ из золы сжигания углей на тепло-энергетических центров (ТЭЦ), которая состоит из следующих основных операций: - химическое обогащение золы с получением силикатного раствора для синтеза цеолитов NaХ и NaY; в случае цеолита NaY 3-х стадийное выщелачивание золы, с целью концентрирования силикатного раствора до необходимой концентрации; - гидрохимическое вскрытие обогащенного концентрата с получением алюминатного раствора к=7-8; - обескремнивание алюминатного раствора; - упаривание алюминатного раствора, - кристаллизация гидроалюмината натрия и его растворение с получением алюминатного раствора к=1,5-1,6; - смешение растворов алюмината и силиката натрия при определенных соотношениях компонентов для каждого типа цеолита; - кристаллизация цеолитов NaХ и NaY по разработанной методике; - промывка и сушка цеолитов. Физико-химическими методами анализа установлено, что синтезированные цеолиты NaХ и NaY из зол ТЭЦ отвечают 74 техническим требованиям ТУ 38.102.68-85, предъявляемым порошкообразным цеолитам для катализа и адсорбции. к 75 УДК 669.7.8.053 ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ХВОСТОВ СОРБЦИИ УРАНА Найманбаев М.А., Лохова Н.Г., Балтабекова Ж.А., Квятковская М.Н. АО «Центр наук о Земле, металлургии и обогащении», г. Алматы, Республика Казахстан Микрорентгеноспектральным и термическим методами анализа исследованы карбонатная урановая руда и хвосты сорбции урана. Установлено, что в руде редкоземельные элементы находятся в виде фосфоритов, редкоземельного апатита и паризита. После содового автоклавного выщелачивания и сорбции урана минералы, содержащие редкоземельные элементы, остаются неизменными. Получены показатели процесса выщелачивания редкоземельных элементов из хвостов сорбции урана серной кислотой. При исследовании условий выщелачивания редкоземельных элементов проводили изучение поведения соединений кремния и железа, наиболее вредных примесей, влияющих на процессы сорбции и экстракции РЗЭ. Установлено, что с ростом температуры кислотоемкость процесса возрастает, так как в реакцию с серной кислотой вступает большое количество компонентов хвостов сорбции урана. В интервале 30-800С растет степень перехода в раствор редкоземельных элементов и железа, на этом фоне извлечение соединений кремния монотонно убывает. Степень выщелачивания РЗЭ существенно зависит от концентрации кислоты. Из полученных результатов видно, что наилучшее соотношение масс редкоземельных элементов и примесей в растворе достигается при концентрации кислоты 90-110 г/дм3. Продолжительность выщелачивания, равная 30-60 мин, достаточна для достижения равновесных значений по железу и кремнию. Рост степени извлечения редкоземельных элементов в раствор с увеличением продолжительности процесса свидетельствует о затруднениях при взаимодействии фосфатов РЗЭ с серной кислотой, и, для наиболее полного извлечения редкоземельных элементов, требуется увеличение времени выщелачивания до 180 минут. Дальнейший рост продолжительности кислотного выщелачивания хвостов сорбции урана приводит к осаждению кремниевой кислоты и адсорбции сульфатов редкоземельных элементов на поверхности аморфного осадка. 76 Для рационального использования серной кислоты целесообразно поддерживать наименьшее соотношение жидкой и твердой фаз в процессе выщелачивания. Предварительные опыты показали, что эффективное перемешивание пульпы лопастной мешалкой возможно при Т: Ж=1:2,5. Однако, в вязкой и плотной пульпе замедляются диффузионные процессы, что негативно отражается на показателях выщелачивания редкоземельных элементов из хвостов сорбции урана. Исследования сернокислотного выщелачивания хвостов сорбции урана показало, что извлечение редкоземельных элементов в раствор не превышает 60%. Полученные растворы после очистки от железа пригодны для проведения сорбции РЗЭ. 77 УДК 542.05:502.175 PREPARATION, RESEARCH AND USE OF ION-EXCHANGE COMPOSITES BASED ON NATURAL ZEOLITES FOR CLEANING OF WATER SOLUTIONS WITH PURPOSE TO CREATE ENVIRONMENTALLY SAFE TECHNOLOGIES Nesterenko V.P. Belarusian National Technical University, Minsk, Republic of Belarus In many cases creation of the effective systems for the cleaning of water solutions, polluted with radioactive elements and heavy metals, for example, realization of extraction processes of radionuclides from waste, deactivation and cleaning of waste waters, water preparation, is connected with necessity of sorption material use with given properties. Sorption processes have the advantages before other methods (for example, such as evaporation and precipitation), as they are more effective at large volumes of solution, do not bring in the difficulties, caused by corrosion of the equipment and in majority of cases provide additional clearing of corrosive impurity and products of division. This work is devoted to development of methods of a controlled synthesis, the study of properties and the application of ion-exchanging composites on the basis of cheap natural zeolites with the structure of clinoptilolite, but having better characteristics in comparison with them. Existing data on ion-exchange properties of clinoptilolites show that these zeolites can be used for extraction of heavy metal ions from water solutions, radionuclides of cesium and strontium. And capacity of clinoptilolite on cesium, for example, is almost 30 times as high as that one of ion-exchange resins. By modifying chemical structure of natural zeolites, namely clinoptilolites of two effusion-sedimental deposits (Dzegvi and Tedzami – Georgia) by the ion exchanging method calcium, magnesium, ammonium and hydrogenous forms with different degree of replacement of exchange cations were synthesized. To predict the superficial adsorption interactions for obtaining sorbents with the given properties and the target-oriented performance of sorption’s processes from water solutions taking into account Lewis’s and Brensted’s theory, the investigation of the distribution origin of acid-base centers and their concentration on the surface of synthesized sorbents has been done with the help of an indicator method. The comparative characteristic of sorption properties of ion-exchanging derivatives of natural zeolites and their initial forms is received. Prospects for use of a number of cation-replaced forms of clinoptilolites are shown 78 for extraction cesium and strontium from water solutions at low concentrations of these elements. On the basis of the fulfilled research it has become possible to make practical recommendations for replacement of natural clinoptilolites on their ion-exchanging derivatives in various ion-exchange technologies. In connection with huge scales of such branches as water preparation, clearing of turnaround and waste waters with the help of cheap natural zeolites can greatly provide the growing industrial needs of ion-exchanging materials. Besides that natural zeolites can be widely used in processes not dealing with sorbent regeneration because of their low cost. In view of a high radiation stability and resistance to leaching, the synthesized ion exchangers represent also practical interest for providing safety to the environment in the event of their land disposal after use. It is also necessary to take into account ample opportunities of simultaneous multitarget use of natural zeolites not only as ionite but also as adsorbent and filtering material in various technological processes and environmental protection measures. 79 УДК 669.778.054.8.982 ВАКУУМТЕРМИЧЕСКОЕ УДАЛЕНИЕ МЫШЬЯКА ИЗ ПРОМПРОДУКТОВ И ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СУЛЬФИДИЗАТОРОВ Ниценко А.В., Храпунов В.Е., Абрамов С.А., Требухов С.А., Молдабаев М. АО «Центр наук о земле, металлургии и обогащения», г. Алматы, Республика Казахстан Накоплению обогащенных мышьяком промпродуктов и отходов, нуждающихся в специальной обработке, способствует циркуляция мышьяка в процессе пирометаллур-гической переработки концентратов. В техно,0логический цикл мышьяк попадает с бедным, труднообогатимым сырьем, которое применяется все чаще в связи с истощением богатых руд и концентратов. Одним из перспективных, экологически чистых методов удаления мышьяка из упорных мышьяксодержащих концентратов перед их металлургической обработкой является возгонка его в виде металла или сульфидов в нейтральной, восстановительной среде или в вакууме. Арсениды кобальта трудно поддаются термическому разрушению с возгонкой мышьяка, даже в вакууме они разлагаются с большой скоростью при температуре выше 1000 °С. Значительно ускорить возгонку мышьяка возможно в присутствии пирита и паров серы. Для создания и оптимизации вакуумтермической технологии переработки кобальтсодержащего сырья в лаборатории вакуумных процессов Центра наук о Земле, металлургии и обогащения были исследованы закономерности процесса возгонки мышьяка из арсенидов кобальта при пониженном давлении в присутствии паров серы и в смеси с пиритом. Кобальт с мышьяком образует целый ряд соединений. Наиболее часто встречаются в сырье или образуются в процессе термического разложения сульфоарсенидов арсениды C0AS2, CoAs и C02AS. Было установлено, что степень возгонки мышьяка из исследуемых арсенидов кобальта (C02AS, CoAs, C0AS2) увеличивается с увеличением расхода серы (пирита), повышением температуры (>800°С), понижением давления (<0,13 кПа) и увеличением продолжительности обработки (>60 мин). Также определено, что степень возгонки мышьяка из арсенидов кобальта в присутствии пирита заметно выше, чем в присутствии 80 паров элементной серы. Это возможно связано с тем, что имеется более тесный контакт частиц арсенидов кобальта с выделяющейся серой, которая, вероятно, более активна, чем добавляемая элементная. При обработке смесей в аппаратах виброожиженного слоя в вакууме для достижения высокой степени возгонки мышьяка температура и продолжительность процесса вакуумной могут быть значительны уменьшены. 81 УДК 663.1 СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ФЕРРОСПЛАВНОГО ПРОИЗВОДСТВА Нохрина О.И., Рожихина И.Д. ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» г.Новокузнецк, Кемеровская обл., Россия Важнейшей задачей металлургии является уменьшение вредного воздействия отходов металлургического производства на окружающую среду. С этой целью необходимо разрабатывать и внедрять в производство технологические процессы, обеспечивающие уменьшение отходов и их утилизацию. Комплекс работ, проведенных на кафедре электрометаллургии, стандартизации и сертификации Сибирского государственного индустриального университета, показал возможность получения высококачественного марганцевого концентрата из отходов производства марганцевых сплавов (шламов, шлаков и пыли), что позволяет уменьшить вредное воздействие на окружающую среду этих отходов и практически полностью их утилизировать. Для извлечения марганцевых отходов производства применяли кальций-хлоридный способ, заключающийся в автоклавном выщелачивании марганца с использованием насыщенного раствора хлорида кальция с добавками до 5% раствора хлорида железа. Предлагаемая технология позволяет : - извлекать из шлаков, шламов и пыли не менее 60-85 масс. % марганца с получением при этом высококачественных марганцевых концентратов; - получать из дешевого сырья концентраты практически не содержащие примеси цветных металлов, которые можно использовать как для плавки ферросплавов, так и производства активной перекиси марганца. Включение в технологическую схему обогащения и производства марганцевых сплавов разработанной технологии извлечения марганца из отходов производства позволяет сделать процесс практически безотходным. Высококачественные марганцевые концентраты также можно применять для обработки стали в ковше или агрегате типа «печьковш». Из них изготавливались брикеты, в состав которых входили марганцевый концентрат, в качестве восстановителямелкодисперсная пыль из аспирационных установок, полученная при 82 фракционировании ферросилиция марки ФС75, в качестве связующего- зола ТЭЦ. Извлечение марганца составляет в среднем 80-85%, что превышает его извлечение при обычном легировании стандартными ферросплавами. 83 УДК 621.359:544.654.2 ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ МЕДНЫХ ПОРОШКОВ ИЗ СЕРНОКИСЛЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ В ПРИСУТСТВИИ ГЛИЦЕРИНА И ПОЛИЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ Нурманова Р. А., Холкин О. С. ДГП «Центр физико-химических методов исследований и анализа» Казахского национального университета имени Аль-Фараби, г. Алматы, Республика Казахстан Извлечение меди из смывных вод является актуальным вследствие сильно возросшего за последнее десятилетие потребления меди в электронной промышленности, а также требованиями по утилизации отработавшего оборудования. Известны технологии электролитического получения меди в виде порошков и гранул из сточных вод с низким содержанием ионов меди. Нами изучено осаждение медного порошка на свинцовосурьмяном катоде в режиме гальваностатического электролиза из сернокислого электролита (0,25 М CuSO4 + 1 M H2SO4) в присутствии глицерина и полиэтиленгликоля (ПЭГ-115). В «чистом» электролите и в электролите с хлорид-ионом образуется дендритный порошок, тогда как в присутствии глицерина или ПЭГ частицы порошка сферообразны и примерно вдвое крупнее. Введение дополнительно хлорид-ионов приводит к образованию мелких дендритных осадков. Светлый порошок хорошего качества и при меньшей плотности тока получен при одновременном присутствии глицерина, ПЭГ и хлоридионов. Данные по исследованию электроосаждения меди на медном вращающемся дисковом электроде методом потенциодинамической вольтамперометрии и хронопотенциометрии в присутствии упомянутых добавок позволяют интерпретировать полученные результаты. Добавление глицерина (до 10г/л) вызывает дополнительную катодную поляризацию, однако значение предельного тока повышается, что очевидно связано с увеличением центров кристаллизации. В присутствии полиэтиленгликоля (до 0,5 г/л) не наблюдается значительной поляризации, однако введение хлорид-иона приводит к резкому сдвигу в область отрицательных потенциалов и понижению предельного тока. Таким образом это подтверждает литературные данные об образовании хорошо адсорбирующихся медьхлоридных комплексов ПЭГ. По-видимому, 84 глицерин также включается в состав смешанной адсорбционной пленки за счет взаимодействия с полиэтиленгликолем. Таким образом, данная экологически безопасная, доступная комбинированная добавка позволяет получать медные порошки с выходом по току 96-98 %. 85 УДК 663.1 РАЗРАБОТКА ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЭКРАНА ДЛЯ ПОЛИГОНА ЗАХОРОНЕНИЯ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИИ Пугин К.Г. Пермский государственный технический университет, г. Пермь, Россия Металлургия является источником большого количества твердых отходов от 5 до 2 класса опасности. При выплавке 1 тонны чугуна образуется до 0,5 тон отходов, которые необходимо утилизировать. В настоящее время металлургические комбинаты используют до 90% шлака 4 категории опасности оставшийся объем необходимо утилизировать на специализированных полигонах. Основой любого полигона является его основание. Основная характеристика основания это фильтрационная способность, которая в идеале должна стремиться к нулю. Подбор составов для оснований полигонов захоронения отходов металлургии является актуальной задачей. На кафедре ООС Пермского гос. техн. университета произведен подбор состава для противофильтрационного слоя полигона утилизации с использованием лигнинсодержащими отходами. Источниками лигнинсодержащих отходов являются гидролизные производства и целлюлозно-бумажная промышленность. Выход лигнина после гидролиза углеводов составляет 30-40% от перерабатываемого сырья, а в целлюлозно-бумажной промышленности лигнин составляет 20-30% от веса перерабатываемой древесины. Исследованы физико-химические и противофильтрационные свойства образцов глинистых экранов. Выявлены гидрофобные свойства глинистого грунта, обработанного лигносульфонатами ЦБК «Кама», а также установлены противофильтрационные характеристики глинистых грунтов (таблица), обработанных лигнинсодержащими отходами и модифицированными лигнинсодержащими отходами. № Влажность Коэффициент Характеристики Набуха обр набухания, фильтрации, образца (состав) ние, % . % м/сут. 1 2 3 4 5 1 Глина природная 17 120 1,15∙10-5 нарушенная – 100 % (влажность 16 %) 86 2 3 4 Глина – 75,8 % Нитролигносульфонаты 24 % Глина – 83,3 % Нитролигносульфонаты 16% Глина – 86,2 % Нитролигнин - 13,8 % 23,4 640 1,11∙10-7 27,2 850 1,11∙10-7 24,2 650 1,12∙10-7 – – Глинистые грунты, обработанные нитролигносульфонатами, нитролигнином имеют величину набухания в 6-8 раз большую, чем природная глина. Глинистые грунты, обработанные лигносульфонатами имеют достаточно низкую величину набухания, что говорит о гидрофобных свойствах данного материала. При обработке глинистого грунта лигносульфонатами, нитролигносульфонатами, нитролигнином коэффициент фильтрации грунта снижается в 100 раз, что говорит о возможности использования данных свойств при создании противофильтрационных экранов полигон твердых бытовых отходов. Результаты работы могут найти применение в получении противофильтрационных материалов для полигонов твердых отходов металлургии и бытовых отходов. 87 УДК 621.357.7 РЕГЕНЕРАЦИЯ СЕРЕБРА ИЗ ОТХОДОВ ФОТО- , КИНОИ ПОЛИГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Смирнова О.Л., Дерибо С.Г., Глушкова М.А., Мишина Е.Б. НТУ “ХПИ”, г. Харьков, Украина В настоящее время серебро – это важнейший составной элемент при производстве светочувствительных материалов. Ежегодно на эти цели расходуется несколько тысяч тонн металла общей стоимостью более 500 млн. долларов. Использованные фото-, кино- и полиграфические материалы представляют собой ценное вторичное сырье для получения вторичного серебра, запасы которого не безграничны, а объем его потребления в различных отраслях промышленности на сегодняшний день значительно превышает уровень его добычи из руд. Высокие концентрации соединений серебра опасны для здоровья, а обычные очистные сооружения не в состоянии обезвредить воду, в которой эти ионы окажутся, если сливать отработанные реактивы в канализацию. Поэтому полное извлечение серебра из промышленных отходов является важной экономической и экологической задачей. В литературе достаточно широко описаны процессы и оборудование для извлечения серебра из жидких и твердых отходов. Однако, присущие им недостатки, а именно: дефицитность реактивов, токсичность промежуточных и конечных продуктов выделения, технологическая сложность процессов, высокая стоимость оборудования, делают их трудно осуществимыми на практике, особенно для малых форм производств фото-, кино- и полиграфической индустрии. В работе изучены процессы получения серебра высокой чистоты из материалов, к которым относятся отработанные фиксажные растворы и полиграфические пленки. На основании проведенных экспериментальных исследований разработаны технологии, включающие в себя сочетание простых, но эффективных методов получения серебряного порошка чистотой 99, 98 %. Процесс регенерации серебра из фиксажных растворов, в которых содержание металла составляет от 5 до 8 г/л, предусматривает вытеснение серебра из раствора латунными пластинами. Полученный порошок серебра последовательно отделяется от пластин, собирается, отмывается от примесей цинка и меди разбавленными растворами кислоты и щелочи с промежуточными промывками водой. Подобраны оптимальное 88 соотношение рабочей поверхности пластин, объема фиксажного раствора и время выделения серебра контактным способом. К достоинствам данного метода следует отнести простоту проведения процесса и отсутствие выделения сероводорода, являющегося весьма токсичным продуктом. Извлечение серебра из эмульсионного слоя полиграфических пленок предлагается осуществлять за счет растворения последнего в разбавленной азотной кислоте при температуре 70 - 800С. Основа пленки при этом не подвергается разрушению. Последующее охлаждение раствора, отделение желатины, осаждение хлорида серебра и восстановление его формалином до металла позволяют получить с 1 м2 пленки до 6 - 7 г серебра в виде порошка (с 1 кг пленки не менее 10 г серебра). Таким образом, предложенные технологии отличаются простотой, эффективностью, экономичностью и практической доступностью для широкого круга потребителей, позволяют значительно сэкономить ценный металл с последующим возвращением его в государственный фонд. 89 УДК 502.174 МЕМБРАННИЙ ЕЛЕКТРОЛІЗЕР ДЛЯ ВИЛУЧЕННЯ ІОНІВ КОЛЬОРОВИХ МЕТАЛІВ З ВІДПРАЦЬОВАНИХ ТЕХНОЛОГІЧНИХ РОЗЧИНІВ *Тевтуль Я.Ю., *Нечипоренко О.В., **Гутт С., **Сучавський М. *Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, м. Чернівці, Україна ** «Штефан чел Маре» університет, м. Сучава, Румунія Зменшення викидів шкідливих речовин у об’єкти довкілля – важливе завдання сьогодення. Зокрема це стосується попередження забруднення природних вод і грунтів сполуками кольорових металів у зв’язку з можливим попаданням токсичних катіонів у ланцюги харчування тварин і людей та їх негативним впливом на здоров’я людини. Мідь, нікель, кобальт та їх сплави широко використовуються у приладо- і машинобудуванні. Вельми поширені технологічні процеси травлення деталей з цих металів і сплавів, які супроводжуються утворенням великих об’ємів відпрацьованих технологічних розчинів. Відомо низку методів зменшення викидів шкідливих речовин у довкілля. Серед них досить поширені хімічні – утворення й вилучення малорозчинних сполук катіонів металів. Належним чином розроблені методи адсорбційні, іонообмінні, електрохімічні, які крім позитивних рис мають і деякі недоліки. Зокрема це стосується втрати властивостей технологічних розчинів й необхідності витрачати реактиви на приготування свіжих сумішей хімічних речовин. Для уникнення цього недоліку застосовують способи регенерації відпрацьованих технологічних розчинів. Для регенерації відпрацьованих хлоридних розчинів травлення міді пропонуємо використовувати мембранний електролізер. Його можна застосовувати для поновлення властивостей розчинів травлення на основі гідроген пероксиду і хлоридної кислоти, купрум(ІІ) хлориду, калій хлориду і хлоридної кислоти чи інших. Зроблено аналіз складу комплексних сполук Купруму, що утворюються у хлориднокислих розчинах травлення міді. Для прогнозу параметрів електрохімічної регенерації відпрацьованих розчинів травлення міді проведено вольтамперні обстеження. Свіжоприготовлені розчини травлення міді містили (г/л): CuCl2∙2H2O– 160÷200, KCl–250÷300, HCl–9÷12. Під час розчинення міді у розчинах зі значним вмістом калій хлориду велика ймовірність утворення комплексу K2CuCl3 і подальше його перетворення у сполуку 90 купрум(ІІ). Вміст іонів Купруму у відпрацьованих розчинах травлення міді дорівнював 70,0÷90,6 г/л у складі комплексних сполук купрум(І) і купрум(ІІ). Для регенерації розчинів травлення міді шляхом вилучення іонів Купруму з відпрацьованих розчинів використано як двокамерний так і трьохкамерний електролізери, у яких католіт і аноліт розділені катіонообмінною мембраною. Католіт – відпрацьовані розчини травлення, катод мідний. Анод нерозчинний – титан, покритий рутеній(ІУ) оксидом чи манган(ІУ) оксидом. Аноліт – водні розчини сульфатної кислоти чи натрій сульфату. Вилучення іонів Купруму проводили до досягнення їх вмісту у свіжоприготовлених розчинах травлення міді. Авторські права на електролізер захищені патентом України. Визначено умови, за яких можна отримувати щільні чи порошкові осади міді, вплив густини струму на вихід за струмом металу, питому витрату електроенергії та інші. Встановлено, що швидкість травлення міді у свіжоприготовленому і регенерованому розчині травлення збігаються. Використання мембранного електролізеру дозволяє не тільки попередити викиди іонів Купруму у об’єкти довкілля, але й створити ресурсозберігаючий процес. 91 УДК 669.791.3. ВАКУУМТЕРМИЧЕСКАЯ ДЕМЕРКУРИЗАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ ЛЮМИНИСЦЕНТНЫХ ЛАМП Требухов С.А., Храпунов В.Е., Исакова Р.А., Марки И.А АО «Центр наук о Земле, металлургии и обогащения», г. Алматы, Республика Казахстан Люминесцентные лампы дневного света являются наиболее экономичными по потребляемой электрической энергии и получили широкое применение во многих странах мира. В связи с тем, что в настоящее время из-за практически полного отсутствия их утилизации во многих странах сложилась сложная экологическая обстановка, связанная с ртутным загрязнением окружающей среды. Разработанные АО «ЦНЗМО» вакуумтермическая технология и непрерывно действующая вибровакуумная установка для переработки ртутьсодержащего минерального и техногенного сырья не имеют аналогов в мировой практике, содержат значительное количество элементов ноу-хау и позволяют извлечь более 99% ртути из различных отработанных приборов, изделий и отходов металлургической, химической и теплоэнергетической промышленности с получением её в виде товарного металла, соответствующего марке Р3, и удовлетворяют современным требованиям к экологической безопасности. При переработке ртутьсодержащих материалов по предлагаемому способу полученные отвальные продукты (огарки, содержание Hg не более 0,01 %) и выбрасываемые в атмосферу технологические газы по содержанию ртути соответствуют международным стандартам (менее 0,01 мг/м3). Процесс демеркуризации осуществляется в вакууме при давлении 1,33-4,0 кПа, температуре 350-450оС из виброожиженного слоя материала. Виброожижение слоя осуществляется наложением на него вертикальных и дополнительно горизонтальных колебаний частотой 16-50 Гц и амплитудой 0,5-5,0 мм. При этом материал непрерывно перемещается через возгоночную зону и за 5-10 минут его пребывания в ней степень отгонки ртути достигает более 99%. Это обусловлено тем, что все возгоночные процессы, протекающие в вакууме, характеризуются значительно большей скоростью, а виброожижение слоя ведёт к увеличению коэффициентов тепло-, массообмена в 5-7 раз по сравнению со стационарным слоем. Технология и аппаратура отработаны, испытаны в укрупнённом и опытно-промышленном масштабах, характеризуются небольшим расходом тепла (200-250 кВт ч/т), высокой надёжностью и эффективностью. 92 Преимущества предлагаемой технологии и непрерывно действующей аппаратуры по сравнению с используемыми в мировой практике методами переработки ртутьсодержащего сырья в вакууме в аппаратах периодического действия позволяют значительно повысить извлечение ртути в товарный продукт и резко сократить её механические потери и выбросы в окружающую среду. Кроме того, вакуумная технология является безреагентной, а её осуществление в непрерывно действующей аппаратуре позволяет существенно снизить непроизводительные затраты тепловой энергии, что характерно для периодических вакуумных аппаратов. На основании проведённых исследований и технологических испытаний на опытной базе АО «Центр наук о Земле, металлургии и обогащения» создана пилотная вибровакуумная установка для утилизации отработанных ламп дневного света производительностью 50-60 тыс. штук в месяц. 93 УДК 621.357.7 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ ТОВАРНЫХ ПРОДУКТОВ Трубникова Л.В., Байрачный Б.И., Майзелис А.А. НТУ «ХПИ», г. Харьков, Украина Извлечение металлов из металлсодержащих отходов необходимо как для непосредственного обезвреживания содержащих ионы тяжелых металлов жидких отходов, так и для снижения потребности в более экологически вредном гидрометаллургическом производстве из исходных руд металлов, соответствующих количеству находящихся в твердых отходах. Срок окупаемости, да и сама возможность окупаемости затрат на реализацию процессов переработки зависит от используемой технологии, а также возможности эффективной утилизации полученного из отходов металла. Поэтому разработка технологических процессов, позволяющих перерабатывать металлсодержащие отходы с получением товарных продуктов является актуальной задачей. На кафедре Технической электрохимии НТУ «ХПИ» разработан ряд электрохимических процессов: скоростной переработки медьсодержащих отходов с получением фосфорсодержащих анодов, при использовании которых в сернокислых электролитах меднения допустимая анодная плотность тока увеличивается в 2 раза, а электролит не загрязняется шламом; снятия медных покрытий с изделий из диэлектрика без образования вторичных отходов с одновременным осаждением меди на катоде; обработки промывных вод после нанесения гальванических покрытий из тетрафторборатных электролитов с обезвреживанием 95-98 % тетрафторборат-ионов и катодным извлечением чистых металлов из раствора ванны улавливания; формирования в процессе электролитического извлечения ионов меди из ванны улавливания электролита меднения электрода с электрохимически доступной развитой поверхностью; никелирования изделий из алюминиевых сплавов с нанесением подслоя никеля из ванны улавливания электролита никелирования, прочно сцепленного с основой; осаждения безпористого мультислойного медно-никелевого покрытия из ванн улавливания электролитов меднения и 94 никелирования, позволяющего снижать толщину никелевого покрытия; извлечения металлов из ванн улавливания гальванических линий в виде анодных материалов; регенерации отработанных аммиачно-персульфатных растворов травления печатных плат с получением медных анодов; извлечения металлов в виде сплавов из шламов станций реагентной очистки гальванических стоков. Разработанные технологические процессы извлечения металлов из металлсодержащих отходов с получением товарных продуктов в виде анодных материалов, сплавов и покрытий металлами и сплавами обеспечивают технико-экономическое стимулирование мероприятий по предотвращению загрязнения водного бассейна страны ионами тяжелых металлов. 95 УДК 622.7 ФЛОТАЦИЯ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ РУДЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОГО НАНОРАЗМЕРНОГО АКТИВАТОРА СФАЛЕРИТА НА ОСНОВЕ ОКСИГИДРОКСИДА МЕДИ Тусупбаев Н.К., Семушкина Л.В., Калиева Р.С., Кайржанова Н.С.,Сулейменова У.Я. АО «Центр наук о земле, металлургии и обогащения», г. Алматы, Казахстан Полиметаллические руды – очень сложный объект обогащения, что обусловлено тесным взаимопрорастанием полезных компонентов и минералов пустой породы друг в друга. Основными полезными минералами таких руд являются халькопирит, галенит и сфалерит. Известен способ обогащения медно-цинковых руд по схеме прямой селективной флотации. Из хвостов медной флотации после активации сфалерита медным купоросом получают цинковый концентрат. Такая схема применяется при флотации медно-цинковых вкрапленных и сплошных руд, в которых медные минералы представлены в основном халькопиритом, а сфалерит не активирован ионами меди. Такая флотация применялась на Сибайской фабрике (СССР), фабриках «Руттен», «Фокс», «Экстол» и «Квемонт» (Канада), а также на фабриках Финляндии и Норвегии [1,2]. Основными недостатками способа являются недостаточно высокое содержание цинка в цинковом концентрате и значительный расход активатора (до 800 г/т) при цинковой флотации [3]. В связи с этим создание наноразмерных экологически безопасных селективных активаторов дешевого неорганического происхождения взамен базовым реагентам является актуальной задачей. На основании проведенных исследований найден оптимальный способ получения наноразмерного активатора на основе оксигидроксида меди (II). Рентгено-фазовым анализом и методом ИК-спектроскопии установлено, что активатор оксигидроксид меди (II) находится в различных формах, в основном, в виде биядерных комплексов[4-6]. Использование предлагаемого способа флотации медносвинцово-цинковых руд позволяет полностью заменить при цинковой флотации традиционный активатор медный купорос на новый активатор - оксигидроксид меди, что позволяет получить цинковый концентрат более высокого качества с меньшим расходом реагента. Активатор оксигидроксид меди ранее во флотационном обогащении полиметаллических руд не применялся. Получают его методом химической конденсации из растворов солей меди. 96 Исследования проводили на медно-свинцово-цинковой руде Артемьевского месторождения, содержание основных компонентов в которой составляет, масс. %: меди – 1,3-1,7; свинца – 2,3-2,8; цинка – 6,9-7,3. Руду обогащали по схеме коллективной медно-свинцовой флотации с последующей флотацией цинковых минералов с получением цинкового концентрата. Схема включала медносвинцовый цикл и цинковый цикл, состоящие из основной, контрольной и перечистной флотации. В схеме с использованием в качестве активатора сфалерита медного купороса, получили цинковый концентрат с содержанием цинка 33,85 %, меди 0,93 %, свинца 1,6 %. В случае использования нового наноразмерного активатора оксигидроксида меди, расход его в основной цинковой флотации составил 200 г/т. При этом получен цинковый концентрат с содержанием цинка 52,7 %, меди 0,8 %, свинца 1,5 %. Использование более активного оксигидроксида меди при цинковой флотации обеспечивает прирост содержания цинка в цинковом концентрате на 18,85 %, при этом расход реагента снижается в четыре раза. Литература 1. Полькин С.И., Адамов Э.В. «Обогащение руд цветных металлов» - М.: Недра, 1983. - С.66 - 68. 2. Абрамов А. А. Флотационные методы обогащения. - М.: Недра, 1993. - 414 с. 3. Глембоцкий В.А., Классен В.И. Флотационные методы обогащения. - М.:Недра, 1981.- С. 288-289. 4. Шабанова Н.А., Попов В.В., Саркисов П.Д. Химия и технология нанодисперсных оксидов. - М., ИКЦ “Академкнига” . 2007. 10с. 5. Сергеев Г.Б. Нанохимия. - Изд. Московского университета, 2007. – 336 с. 6. Carnes C.L., Klabunde K.J. // Langmuir. - 2000. - V.16. - P. 3764 3772. 97 УДК 622.7 ИЗУЧЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ТРУДНООБОГАТИМОЙ СВИНЦОВОЦИНКОВОЙ РУДЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ШАЛКИЯ Тусупбаев Н.К., Турысбеков Д.К., Семушкина Л.В., Кайржанова Н.С., Абсиметова Н.А. АО «Центр наук о земле, металлургии и обогащения», г. Алматы, Казахстан В Казахстане редкоземельные металлы, в частности, группы лантаноидов, содержатся в углистых свинцово-цинковых рудах, а также в лежалых хвостах и техногенном сырье. В Республике до сих пор не создана горнодобывающая и перерабатывающая промышленность из собственного редкоземельного сырья. В частности, «Иртышская редкоземельная компания» для производства редкоземельных металлов закупает сырье за рубежом, в основном в России. Редкие металлы, обладающие комплексом специфических свойств (механических, оптических, магнитных, электрических и др.) играют существенную роль в техническом прогрессе многих отраслей промышленности, науки и техники. Их использование, особенно в виде высокочистых металлов, соединений и материалов на их основе, во многом определяет развитие электроники, автомобилестроения, авиации, космической, лазерной и ядерной техники. Разработка научных основ и технологий, позволяющих извлекать редкоземельные металлы в коллективный редкометальный концентрат из свинцовых, свинцово-цинковых и других руд, является актуальным направлением в области обогащения руд. Проводилось много исследований по комплексной переработке труднообогатимой руды Шалкиинского месторождения [1-3], но большинство испытаний касалось извлечения цветных металлов (свинца и цинка). Изучен вещественный состав руды месторождения «Шалкия» и формы нахождения редкоземельных элементов в ней. Анализировалось несколько проб руды, отобранных с верхнего и нижнего горизонтов месторождения. Руда этого месторождения относится к труднообогатимым из-за тонкой вкрапленности минералов, их тесного взаимопрорастания между собой и с породообразующими минералами, наличия тонких углистых веществ. Исследование вещественного состава руды проводилось минералогическим, спектральным, 98 рентгенофазовым и химическим методами анализа. Радиометрический анализ руды показал, что содержание радиоактивных элементов находится в пределах нормы. Результаты исследований показали присутствие в пробах руды следующих редкоземельных элементов – лантан, церий, иттрий, диспрозий, празеодим, неодим, гадолиний. Все эти элементы представлены в руде в виде оксидов. Содержание лантана в руде составило 1,8-4,0 г/т; церия – 38,6-66 г/т; иттрия – 4-5,8 г/т; диспрозия – 1,1-2,3 г/т; празеодима – 7,8-8,2 г/т; неодима – 2,6-4,7 г/т; гадолиния – 34,3-44,2 г/т. Анализ показал большую рассеянность редкоземельных элементов в руде. Суммарное содержание РЗМ в руде в разных пробах составляет 100-120 г/т. Исследования показали, что основная доля редкоземельных элементов приходится на церий и гадолиний. Литература 1. Бектурганов Н.С., Турысбеков Д. К., Тусупбаев Н.К., Муханова А.А., Барменшинова М. Б., Семушкина Л. В. О новом депрессоре углистых веществ при флотации труднообогатимых полиметаллических руд //Сборник материалов VI Конгресса обогатителей стран СНГ- Москва, 28-30 марта 2007 г. - II том - С.167168. 2. Bekturganov N.S., Turysbekov D.K., Amirova M.D., Temirova S.S. New flotation modifiers used in complex ores processing. Proceedings of the XXIV International Mineral Processing Congress. Bejing, China, 24-28 September, 2008. Vol.2, P.1720-1727. 3. Турысбеков Д. К., Бектурганов Н.С., Тусупбаев Н.К., и др Способ переработки труднообогатимой тонковкрапленной свинцовоцинковой руды. //Предварительный патент №19554 РК. Заявка № 2006/0117.1 от 7.02.2006 г. 99 УДК 662.971.2 РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО РЕЖИМА ОТЖИГА БУНТОВ СТАЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ В КОЛПАКОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ ТИПА СГЗ Усенко Ю.И., Сапов В.Ф., НМетАУ, г. Днепропетровск, Украина, Иванов В.И., Нестеренко Т.Н., Скачков В.А., ЗГИА, г. Запорожье, Украина В условиях ОАО «Запорожский сталепрокатный завод» бунты проволоки марки БСтОМ в стопах отжигают в колпаковых электропечах типа СГЗ согласно режиму: нагрев при максимальной тепловой нагрузке до температуры 750С и охлаждение под отключенным колпаком до температуры 150С. При отжиге по данной технологии нагрев проволоки характеризуется наличием существенного (до 100С) перепада температуры на наружной боковой поверхности бунтов по высоте стопы, что указывает на нерациональность использования установленной мощности нагревательного колпака. Как следствие, значительная часть нижнего бунта стопы не нагревается до заданного температурного уровня. Результаты ряда исследований, проведенных на разработанной авторами электрической модели колпаковой электропечи, позволили установить необходимость перераспределения установленной мощности нагревательного колпака между его первой (нижней) и второй (верхней) зонами, а также выявить пути рационального размещения мощности нагревательных элементов по высоте первой зоны. Как показали промышленные испытания модернизированной электропечи типа СГЗ, сосредоточение мощности нагревательного колпака в его нижней зоне с последующим перераспределением по ее высоте позволяет значительно улучшить равномерность подвода теплоты к наружным виткам бунтов проволоки. Однако наличие значительного разницы температуры (60…70С) по сечению стопы в конце периода нагрева исследуемой проволоки ограничивает скорость подъема температуры ее внутренних витков для всех бунтов. В связи с этим необходимо проведение комплекса исследований, связанных с выявлением рациональных температурно-временных параметров отжига данной проволоки, обеспечивающего как высокое качество термической обработки, так и достаточно высокую скорость ее нагрева. 100 Для достижения поставленной задачи осуществляли вычислительный эксперимент с использованием ПЭВМ. Установлено, что вышеперечисленным требованиям в наибольшей степени удовлетворяет режим, предусматривающий нагрев проволоки (в первой зоне - при командной температуре 850 С, во второй зоне - при температуре 820 С) в течение 8...9 ч и последующую ее выдержку под отключенным колпаком в течение 2...3 ч. Испытания предложенного режима отжига на электропечи типа СГЗ, оборудованной нагревательным колпаком с рациональным размещением установленной мощности, зафиксировали достаточно однородное поле температуры отжигаемой проволоки, а также возможность сокращения на 3,5 ч продолжительности ее нагрева. Энергетическую эффективность применения разработанного мероприятия оценивали путем составления тепловых балансов колпаковой электропечи данного типа до и после ее модернизации при отжиге бунтов проволоки по существующему и разработанному режимам. Анализ полученных результатов позволил выявить рост полезно используемой тепловой энергии, который соответствует повышению производительности данного агрегата, и возрастание величины термического коэффициента полезного действия данной печи, что свидетельствует о повышении ее тепловой экономичности. Дальнейшее совершенствование использования энергии в колпаковой электропечи типа СГЗ необходимо осуществлять в направлении рационального размещения источников тепловой энергии на стенде и во внутренней полости стопы бунтов проволоки, а также реализации, как предварительного подогрева металла, так и утилизации его теплоты при охлаждении. 101 УДК 622.73:667.629.825 ПОЛУЧЕНИЕ СЛЮДЯНОЙ ПРОДУКЦИИ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ, НАХОДЯЩЕГОСЯ В РАЙОНЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОАО «КОВДОРСЛЮДА» Хохуля М.С., Гершенкоп А.Ш. Учреждение Горный институт Кольского научного центра РАН, г. Апатиты, Россия В условиях существования рыночных отношений и конкуренции в последние годы резко сократилось производство листовой слюды. По этой причине произошло закрытие или затопление большинства слюдяных рудников России на предприятиях Восточной Сибири и в Карелии. Также полностью прекращена добыча мусковита и в Мурманской области. Поскольку реанимировать работу рудников без привлечения серьезных инвестиций невозможно, для возрождения слюдяной отрасли необходимо обратить внимание на техногенные отвалы, образованные из отходов после извлечения листовой слюды, в которых сосредоточена также и мелкоразмерная слюда, которая практически не извлекалась. Такая ситуация создает благоприятные предпосылки для вовлечения в переработку техногенных отвалов флогопита и мусковита, накопленных в результате многолетней работы предприятия ОАО ,,Ковдорслюда”. По выполненной оценке только в техногенных отвалах находится около 180 тыс. т, которые могут стать основным источником получения молотых слюд. При производительности фабрики на уровне 10 тыс.т по концентрату и при извлечении в него около 70% флогопита склад данных отвалов может перерабатываться 20 лет. Более чем на 25 лет обеспечат работу горнообогатительного предприятия и отвалы мелкоразмерного мусковита, количество которых составляет около 300 тыс.т. Предлагаемая технологическая схема переработки отвалов учитывает специфические свойства слюды и основана на выявленных закономерностях движения частиц пластинчатой формы на наклонной поверхности и в восходящих потоках разделительной среды. Она предусматривает применение специальных способов и аппаратов для переработки техногенных отвалов мусковита и флогопита: щелевого сепаратора для разделения по форме материала крупных фракций (20+10 мм), гидравлического сепаратора для получения концентратов из руды крупностью менее 5 мм и разделение на концентрационных 102 столах фракции крупностью -0,5+0,16 мм, а также барабанных грохотов для классификации материала на машинные классы. Как в лабораторных, так и опытно-промышленных условиях были выделены мусковитовые и флогопитовые концентраты с содержанием 96-98% слюды при извлечении 65-70% от всей слюды крупностью менее 20 мм с учетом ее потерь в материале крупностью 0,2 мм. Выделенные из техногенных отвалов слюды концентраты в случае реализации технологии в промышленном масштабе могут быть использованы как по целевому назначению, так и в производстве молотых слюд для их последующего применения на предприятиях лакокрасочной, резиновой и химической промышленности (производство композиционных материалов, сварочных электродов и т.д.), фабриках по выпуску обоев, мягкой кровли, косметики и т.д. На основании геолого-экономической оценки целесообразности использования техногенных отвалов флогопита в районе деятельности ОАО ,,Ковдорслюда” показано, что прибыль предприятия по одному из примеров расчета после налогообложения должна составить не менее 50 млн.руб., в случае если годовая производительность по рудной массе соответствует 40 тыс. т в год. Срок окупаемости вкладываемых средств по предварительным расчетам составит около 2 лет. 103 УДК 662.665.7.032.52:547.576:66.061 PROCESS DEVELOPMENT OF VANILLIN EXTRACTION OBTAINED FROM WOOD PROCESSING WASTES Chelbina J.V., Tarabanko V. E Institute of chemistry and chemical technology Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Krasnoyarsk, Russia The traditional source of raw material for vanillin production is chemical and mechanical wood processing wastes containing lignin. The main part of lignin wastes is generated at enterprises of pulp-and-paper (50 million tons per year all over the world), hydrolytic (30% of the initial wood mass) and woodworking industries (60 million m3 per year ) [1,2]. A very important stage in the processes of vanillin sinthesis is its extraction from the lignin oxidation products containing up to 10 g/l of vanillin and much more byproducts. The literature review shows that the selectivity of vanillin extraction, that is the concentration of vanillin in the extract decreases, but the distribution coefficient increases among extractants: hexane – toluene – benzene – 1,2-dichlorethane – chloroform [3]. That is why it is impossible to select the individual extractant combining high selectivity and extraction efficiency. The goal of this work is to study vanillin extraction process using two-component organic solutions, which consist of nonpolar hydrocarbon and effective extractants: octylamine, C6-C8 aliphatic alcohols, and vanillin stripping with sodium bisulphite or alkali solutions. The main laws of vanillin extraction by octylamine was studied in а system water - heptane. It is shown, octylamine extracts vanillin with distribution coefficient up to 600, and in case of moderate extractant concentrations or high pH values, high vanillin extraction selectivity from the reaction mass of lignin oxidation could be attained. Investigations of vanillin extraction processes in the system wateraliphatic alcohol-heptane depending on pH helped to define that C6-C8 alcohols can be used to extract vanillin from the reaction solutions of oxidized lignin without their acidification practically with the expenses similar to that in the technology of vanillin extraction by benzene from acidified solutions. Vanillin stripping from the alcohol solutions with alkali or sodium bisulphite is studied, vanillin to be concentrated in water phase. The equilibrium constant of vanillin-bisulphate derivative formation has been estimated (K=350). 104 The obtained results allow to implement the estimations required to realize new technological processes of vanillin extraction by the investigated extractants and its stripping by water solutions of alkali and sodium bisulphate. REFERENCES: 1. Fengel D., Wegener G. Wood (Chemistry, Ultrastructure) Moscow, 1988, 511 p. 2. Chudakov M.I. Industrial application of lignin, Lesn. Prom.: Moscow, 1983, 154 p. 3. Tarabanko V.E., Koropachinskaya N.V. Catalytic methods for producing the aromatic aldehydes from lignins. Chemistry of plant raw materials (Russia), 2003, № 1, P. 5-25. 105 УДК 662.91 ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ЦИТРАТНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ Co-W ПОКРЫТИЙ ПРИ ЕГО ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ Яхова Е. А., Шульман А. И., Косова А. В., Тиханская Е. В. Приднестровский государственный университет имени Т. Г. Шевченко, г. Тирасполь, Молдова Учитывая экологические риски, связанные с технологией электрохимического хромирования из соединений хрома (VI), ведутся интенсивные исследования в области разработки альтернативных технологий получения износостойких покрытий. Индуцированное соосаждение тугоплавких металлов (W, Мо) с металлами группы железа (Fe, Со, Ni) в определенных условиях позволяет получать аморфные (нанокристаллические) покрытия, обладающие уникальными коррозионными и механическими свойствами. В частности, осаждение Co-W сплавов из цитратного электролита с добавкой борной кислоты и равными концентрациями сульфата кобальта и вольфрамата натрия (0,2 моль/л) при повышенных температурах позволяет получить покрытия, износные характеристики которых в условиях сухого трения являются лучшими, чем покрытия из электролитического хрома. Возможность практического использования цитратного электролита в значительной степени определяется тем, насколько его свойства сохраняются (изменяются) со временем. Решению этой задачи посвящена настоящая работа. Экспериментально было установлено, что при выдержке электролита в течение месяца (без его проработки), электропроводность цитратного раствора уменьшается в 1,3 раза. При этом меняется и состав раствора. Происходит снижение концентрации и Со2+ и W042- в растворе. Причем наблюдалось менее резкое уменьшение концентрации Со2+ (до 0, 170 моль/л) и более резкое W042(до 0,157 моль/л) Концентрацию кобальта и вольфрама определяли фотоколориметрически, измеряя оптическую плотность раствора Со2+ с нитрозо-R-солью, a W042- после его восстановления Sn(II) и Ti(III) до W(V) (с образованием соответствующего окрашенного комплекса). В обоих случаях построение калибровочных графиков осуществляли из растворов, содержащих не только Со2+ и W042-, но и все компоненты 106 раствора электролита при концентрациях, используемых в электролите. рН электролита со временем практически не изменялся. Его величина находилась в пределах рН=6,5-6,9. Также эксперименты показали, что с увеличением температуры удельная электропроводность раствора прямолинейно увеличивается. При выдержке в течение месяца электролита, не содержащего вольфрамат натрия, концентрации Со2+ уменьшается до 0,140 моль/л, а в отсутствие сульфата кобальта в растворе – концентрация W042уменьшается до 0,145 моль/л. При этом электропроводность раствора уменьшается и в том и в другом случае в 1,4 раза. Экспериментальные данные говорят о том, что в растворе происходит процесс, в результате которого уменьшается количество гидратированных ионов Со2+ и W042-, вследствие чего уменьшается и электропроводность раствора. В работе показано, что данный процесс, возможно, связан с образованием комплексных соединений Со2+ и W042- с цитратом, например в виде [CoCit]- и [CoCitWО4]3-, а также гетерополисоединений. 107 СЕКЦИЯ 2 ПРОМЫШЛЕННЫЕ БИОГЕОТЕХНОЛОГИИ 108 УДК 579.68 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ИСХОДНОГО СЫРЬЯ НА ПРОЦЕСС ВОДНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ГЕРМАНИЙСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ Блайда И.А., Васильева Т.В., Хитрич В.Ф., Слюсаренко Л.И., Барба И.Н. ОНУ имени И. И. Мечникова, г. Одесса, Украина Технологические приемы переработки германийсодержащих промпродуктов и отходов с целью извлечения ценных компонентов достаточно изучены и отработаны. В большинстве своем в их основе лежит гидрометаллургический подход, относящийся к сугубо химическим, – обработка исходного твердого сырья водными растворами, чаще всего сильно кислыми или щелочными. Однако интенсивное развитие в последнее время биогеотехнологии и знаний геологической микробиологии требует учитывать тот факт, что в геологических процессах формирования полезных ископаемых микроорганизмы принимали и принимают активное участие. Биологические свойства различных групп микроорганизмов и особенности их жизнедеятельности в природных месторождениях значительно влияют на определенные окислительновосстановительные реакции, могут катализировать окисление серосодержащих соединений, окисление-восстановление азотсодержащих соединений и т.д. Вклад и геохимическая роль микробиологической составляющей исходного сырья на процессы выщелачивания металлов из твердых субстратов в каждом конкретном случае определяется групповым составом микроорганизмов: тионовых, аммонифицирующих и сульфатредуцирующих бактерий, - а также их способностью проявлять свои мезофильные или термофильные свойства. Целью данной работы являлось установление геохимической роли микроорганизмов, присутствующих в исходном германийсодержащем сырье, в процессах так называемого химического выщелачивания металлов из него. В качестве исходного использовали сульфидное германийсодержащее сырье, являющееся отходом свинцовоцинкового производства, и возгоны от сжигания энергетических углей. Для учета возможного влияния термофильных свойств микроорганизмов, присутствующих в сырье, процессы вели при нагревании до 80-90 оС и при комнатной температуре. Для учета 109 возможного воздействия тионовых кислотолюбивых бактерий на процесс выщелачивания в качестве вскрывающего реагента использовали воду (рН 5,6) и сернокислый раствор (рН 1,8). Для снятия возможного влияния микробиологической составляющей сырья на протекающие при его обработке процессы все опыты проводили при соблюдении постоянства параметров с предварительно автоклавированными исходными продуктами и реактивами. Полученные результаты свидетельствуют о том, что во всех случаях коэффициент влияния микроорганизмов на извлечение металлов в раствор К > 1, т.е. независимо от условий проведения процесса выщелачивания существует довольно значительный вклад микробиологической составляющей на эффективность процесса в целом. Это сказывается на увеличении степени извлечения металлов в раствор в присутствии собственной микрофлоры по сравнению с автоклавированными образцами на 1,34-11,79 %.Увеличение коэффициентов влияния микроорганизмов на показатели процессов (до значений 2,04) при подкислении выщелачивающего раствора свидетельствуют в пользу присутствия и активизации группы собственных микроорганизмов типа T.ferrooxidans. При увеличении температуры процесса также несколько возрастает величина К, что, по-видимому, связано с проявлением и усилением термофильных свойств присутствующих микроорганизмов. Таким образом, гидрометаллургические процессы, в которых в качестве вскрывающих растворов используются не агрессивные среды рН-ой области, можно отнести к бактериально-химическим. Механизм протекающих при этом реакций, а также пути интенсификации процессов должны рассматриваться с учетом этого подхода. 110 УДК 579.546.289 ИЗУЧЕНИЕ АЦИДОФИЛЬНЫХ СЕРООКИСЛЯЮЩИХ БАКТЕРИЙ И ОЦЕНКА ИХ СПОСОБНОСТИ ВЫЩЕЛАЧИВАТЬ МЕТАЛЛЫ Васильева Т.В., Блайда И.А., Васильева Н.Ю., Слюсаренко Л.И. Одесский национальный университет имени И.И. Мечникова, г. Одесса, Украина Микробное выщелачивание признано привлекательной альтернативой традиционным физическим и химическим методам извлечения металлов, благодаря сокращению потребления энергии, транспортных затрат и отсутствию пагубного воздействия на окружающую среду. Ведущую роль в процессах биовыщелачивания уже давно играют ацидофильные тионовые бактерии, обитающие в специфических экологических нишах. Представители рода Acidithiobacillus обладают уникальной способностью переводить металлы из нерастворимых в растворимую форму. В данном сообщении приведены результаты выделения из металлсодержащих отходов штаммов бактерий, способных к их выщелачиванию. Из свинцево-цинкового концентрата и отходов металлургической промышленности изолированы два штамм сероокисляющих бактерий - Acidithiobacillus sp. 11 и Acidithiobacillus sp. 13. Выделение штаммов осуществляли методом накопительной культуры. Штаммы охарактеризованы по 19 фенотипическим признакам. Проведенные исследования показали, что по морфорлогическим и физиологическим признакам Acidithiobacillus sp. 11 и Acidithiobacillus sp. 13 представляют собой грамнегативные подвижные палочки с . одним или двумя жгутиками. Изучены способность изолированных штаммов окислять различные соединения серы, отношение к органическим веществам, диапазон и оптимальные для роста значения рН и температуры, способность восстанавливать нитраты до нитритов и азота. В отдельной серии экспериментов показана возможность использования изолированных штаммов в процессах бактериального выщелачивания металлов. В условиях автотрофного роста исследованные штаммы в качестве источника энергии использовал различные соединения серы Na2S2O3, C2H6O S, Na2S, KCNS, ZnS, S+2 и FeSO4. Acidithiobacillus sp. 11 и Acidithiobacillus sp. 13 также обладали способностью к росту и окислению тиосульфата в присутствии 0,03 - 0,3 % дрожжевого экстракта и глюкозы. Оба штамма растут в диапазоне температур от 111 4,0 до 15,0 0С при оптимальных значениях 28,0 – 32,0 0С. Оптимальные значения рН для роста 1,0-2,0. Acidithiobacillus sp. 11 окислял тиосульфат в течение суток на 50,0 % с образованием промежуточных продуктов (тетратионата) и сульфита. Снижение концентрации тиосульфата в среде культивирования с Acidithiobacillus sp. 13 регистрировали на 70,0-80,0 %, при этом в среде обнаруживали только сульфит. В условиях лабораторных экспериментов оба штамма переводили германий, кальций, свинец, цинк, железо и алюминий из твердого субстрата в раствор. В течение суток Acidithiobacillus sp. 11 и Acidithiobacillus sp. 13 выщелачивали из свицово-цинкового концентрата и золоуносов 100,0 % германия и кальция, 80,0 % железа и 60,0 % алюминия. Изолированные штаммы хранятся в коллекции кафедры микробиологии и вирусологии Одесского национального университета имени И.И. Мечникова. 112 УДК 579.546.289 БАКТЕРИАЛЬНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ ГЕРМАНИЯ (В УСЛОВИЯХ ЛАБОРАТОРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ) Васильева Т.В., Васильева Н.Ю., Блайда И.А., Слюсаренко Л.И. Одесский национальный университет имени И.И. Мечникова Одесса, Украина Научные достижения в области автоматики, радиоэлектроники и преобразовании различных видов энергии обусловлены применением германия в полупроводниковой технике; большое внимание уделяется устройствам с применением монокристаллических германиевых пленок. Основные производители германия – США и Бельгия; США извлекают его из цинковых руд, Бельгия – использует германиевые концентраты, получаемые из месторождений Намибии и Заира. В последние годы приобретают значения и нетрадиционные сырьевые источники редких металлов, в том числе и германия. К ним с полным правом можно отнести природные минерализованные воды, угли, золоуносные шлаковые отходы. Золоуносы – это твердый продукт сжигания углей, они многофазны, полимерные и представляют собой в определенном смысле техногенный концентрат редких металлов. Золоуносы, обогащенные германием, скандием, иттрием и другими редкими элементами рассматриваются как вторичные сырьевые ресурсы. Для извлечения германия и других редких металлов техногенных отходов возникает необходимость использования современных технологий. К таким технологиям относится и биовыщелачивание; это экологически чистая технология, позволяющая экономить материалы и энергию, которая может стать в перспективе самой распространенной по извлечению металлов. В ее основе лежит использование существующих в природе бактерий для извлечения металлов из сульфидных руд или концентратов за счет ускорения естественного разложения сульфидов на оксиды. Основная роль в процессах биовыщелачивания принадлежит представителям рода Thiobacillus. Приведенные результаты исследований являются логическим продолжением научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре микробиологии Одесского национального университета им. И. И. Мечникова, и представляют собой новое направление – использование микроорганизмов с практически полезными свойствами для бактериального выщелачивания металлов из промышленных отходов и природных минералов. В работе использованы типовые (Acidithiobacillus ferrooxidans 23270), 113 коллекционные (Acidithiobacillus thinooxidans 336) и природные (Acidithiobacillus sp. 11, Acidithiobacillus sp. 13) штаммы тионовых бактерий. Известно, что в процессе бактериального выщелачивания ведущую роль играют физико-химические особенности поверхностей клеток и твердых материалов, в первую очередь, способности микроорганизмов прикрепляться к субстратам. В процессе выполнения исследований определена способность изученных штаммов прикрепляться к твердым субстратам – силикагелю, свинцово-цинковому концентрату и золоуносам. Максимальное количество клеток бактерий закреплялось на поверхности твердых частиц при рН от 3,5 до 1,5; в этом же диапазоне рН наиболее активно проходил процесс высвобождения металлов. Определена кинетика перехода металлов из твердой фазы в жидкую: в первые сутки регистрировали появление в среде культивирования кальция и германия, на третьи сутки железа, цинка и свинца. На разных стадиях процесса биовыщелачивания образуется сложный комплекс различных соединений, основным из которых являются промежуточные продукты соединений серы – тиосульфат, тетратионат, сульфит, серная кислота. Полученные данные позволяют считать, что используемые штаммы способны удалять накопления твердой серы. Результаты, полученные в ходе лабораторных экспериментов, могут быть положены в основу технологии выщелачивания металлов из твердых отходов. 114 УДК. 631.879.25:631.826.0 04.14 ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД АМИНОКИСЛОТНЫМИ РЕАГЕНТАМИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОСТА Демин Д.В., Севостьянов С.М., Татаркин И.В. Институт фундаментальных проблем биологии РАН г. Пущино В Институте фундаментальных проблем биологии РАН (г.Пущино, лаб.Функциональной экологии) разработана технология переработки осадков городских очистных сооружений в органическое удобрение путем их обезвреживания и обеззараживания специальными реагентами и с последующим компостированием. Технология включает несколько взаимосвязанных ключевых звеньев и выглядит следующим образом: производство аминокислотных реагентов (обезвреживание и обеззараживание осадков реагентами и получение нетоксичного и экологически безопасного субстрата (органоминеральной композиции) (приготовление компоста на основе органоминеральной композиции (исследования и оценка токсикологических и агрохимических свойств компоста. Бактерицидно-детоксицирующие аминокислотные реагенты по специальной технологии производятся из токсичных и биологически опасных отходов кожевенного, мехового, мясои птицеперерабатывающих производств и токсичных медьсодержащих отходов гальванотехнических производств. Обработка загрязненных тяжелыми металлами и содержащих патогенную микрофлору осадков городских очистных сооружений аминокислотными реагентами переводит их в нетоксичный и экологически безопасный субстрат — органоминеральную композицию. Органоминеральная композиция по составу и физикохимическим свойствам представляет собой хороший субстрат для компостирования с использованием различных органических наполнителей (твердые бытовые отходы, древесные отходы, торф, солома и т.п.). Для интенсификации биотермического процесса и ускорения созревания компоста добавляются микробиологические препараты. Компост — ценное органическое удобрение, имеет высокие удобрительные характеристики, содержит почвенную микрофлору, макро- и микроэлементы. 115 Экологическая безопасность технологии подтверждена результатами многочисленных исследований на каждом этапе работ и наличием сертификатов и заключений по ним. Проведенные ЦГСЭН бактериологические и паразитологические анализы показали отсутствие в компосте патогенной микрофлоры, жизнеспособных гельминтов и их яиц, тогда как в исходных осадках они были. Приготовленный на основе обезвреженных и обеззараженных осадков городских очистных сооружений компост по предлагаемой технологии можно использовать в качестве почвоулучшающей добавки и органического удобрения вместо навоза и почвы, на которые ощущается острый дефицит, при рекультивации свалок и карьеров, восстановлении плодородия нарушенных, сильноэродированных и сильнозагрязненных земель, при благоустройстве городских территорий, придорожных полос, в питомнических хозяйствах. Таким образом, внедрение данной технологии компостирования будет способствовать экологически безопасной и экономически эффективной переработке в полезную продукцию нескольких видов отходов, утилизация которых по отдельности в настоящее время является серьезной проблемой. Работа выполнена по программе Инновации РАН 2009 116 УДК 579.002.68 БИОГЕТЕХНОЛОГИИ В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОГЕННЫХ РЕСУРСОВ Иваница В.А., Васильева Т.В. Одесский национальный университет, Одесса, Украина С интенсивным развитием научно-технического прогресса и ростом объемов производства, проблемы взаимодействия природы и общества становятся все острее. В результате истощения природных ресурсов приходится использовать полезные ископаемые с предельно низким содержанием ценных компонентов; возрастает количество отходов и происходит загрязнение окружающей среды. Твердые техногенные отходы, накопившиеся в результате производственной деятельности, имеют значительную сырьевую ценность и содержат железо, свинец, цинк, редкие и драгоценные металлы - германий, скандий, бериллий, галлий, золото. Вопрос их утилизации рассматривается как одна из важнейших медико-экологических и социально-экономических задач. Для извлечения металлов из твердых отходов применяют стандартные пиро- и гидрометаллургические методы, предусматривающие использование сильных кислот, высоких температур и давления. Однако в связи с ужесточением мер по охране окружающей среды стандартные химические методы нецелесообразны как с экологических, так и с экономических позиций. В сложившейся ситуации возникает обоснованная необходимость разработки и внедрения современных технологий. В настоящее время уже сформировалась новая научная дисциплина – биогеотехнология металлов, в рамках которой разрабатываются способы извлечения металлов из руд, концентратов, горных пород и растворов под воздействием микроорганизмов или их метаболитов при нормальном давлении и температуре. К настоящему времени сформировалось два основных направления биогеотехнологии биогеотехнология выщелачивания металлов и биогеотехнология обессеривания углей. В основе бактериального выщелачивания металлов лежит использование существующих в природе бактерий для извлечения металлов из сульфидных руд или концентратов за счет ускорения естественного разложения сульфидов на оксиды. В процессе бактериального выщелачивания ведущую роль играют физико-химические особенности поверхностей клеток бактерий и твердых материалов, в первую очередь, способности микроорганизмов прикрепляться к субстратам. При прямом контакте бактерий с поверхностью частиц происходит стимулирование 117 бактериальной клеткой окисления минерала с перекачкой электронов на клетку. В этом случае речь идет об анодно-катодном или донорноакцепторном механизме биокоррозии минеральной частицы клетками бактерий. До настоящего времени использование микробных технологий в горнодобывающей и металлургической промышленностях ограничивалось применением микроорганизмов, обитающих в естественной среде. Однако все большое значение для извлечения металлов из руд, концентратов и сточных промышленных вод приобретает использование высокоактивных штаммов микроорганизмов, полученных путем целенаправленной селекции и обеспечивающих высокую скорость прямого окисления металлсодержащих отходов и сульфидных минералов за счет ускорения естественного разложения сульфидов на оксиды. В целом использование новых биотехнологических подходов позволит увеличить сырьевые ресурсы, обеспечить комплексность извлечения металлов, решить многие проблемы охраны окружающей среды. В Одесском национальном университете имени И.И. Мечникова получены высокоактивные штаммы тионовых бактерий, которые использованы для бактериального выщелачивания металлов из природных свинцово-цинковых концентратов и золоуносов, образующихся при сгорании каменного угля. 118 УДК 621.182.12. БІОСОРБЦІЙНАТЕХНОЛОГІЯ ОЧИЩЕННЯ ПРОМСТОКІВ ВІД ВАНН МЕТАЛОПОКРИТТІВ Іваниця В.О., Шилов В.І., Менчук В.В., Норочевська С.М., Рибаков С.В., Краєвський В.М., Драгуновська О.І., Баранов О.О. Національний університет імені І. І. Мечникова,, Санітарно-епідемічнa станція Київського р-ну, м. Одеса, Україна Біосорбційна технологія відноситься до області обробки води, зокрема, до технології очищення промстоків від ванн металопокриттів з температурою електролітів більше ніж 55 оС, і може використовуватися на ділянках хромування, нікелювання, цинкування, оливування, мідніння, свинцювання, оксидування сталей та інш. Такі ванни є майже на кожному машинобудівному підприємстві. При цьому параметри забруднення стічних вод металами та іншими забрудненнями залежать від технології очищення деталей перед процесом нанесення металопокриттів, а також від рецептур електролитів в ваннах металопокриттів. Найбільш доцільне застосування пропонуємої технології для підприємств і цехів з обмеженим водопостачанням, а також при нанесенні металопокриттів у ваннах, які тривалий час працюють без заміни електроліту і які містять різні органічні забруднення крім металів: жирові речовини, мастильно-охолодні рідини, пасти, які застосовують при шліфуванні, хонінгуванні, поліруванні деталей і інш. Забруднення попадають у ванни нанесення покриттів на поверхні недостатньо очищених деталей. Недостатнє очищення деталей у наш час обумовлено високою вартістю енергоресурсів, що необхідні для якісного очищення деталей від забруднень перед нанесенням покриттів: деталі необхідно очищати в декількох ваннах з гарячими (60-80 оС) лужними розчинами-електролітами, для нагрівання яких потрібна велика кількість енергоресурсів. При цьому ряд ванн нанесення металопокриттів самі мають властивості очищення поверхні деталей при температурі понад 55 оС, наприклад, шляхом подачі на деталі постійного струму зворотної полярності. Згідно описуваної технології очищена вода відповідає санітарним вимогам і має можливість бути повторно використаною у виробництві, для чого іонів металів в очищеній воді не перевищує гранично-допустимих концентрацій (ГДК), 119 Докладно технологія викладена в описі до патенту України №39220. Автори: В.О.Іваниця, В.І. Шилов , В.В. Менчук та інш. опубл. 10.02.2009. Патентовласник - ОНУ імені І. І. Мечникова пропонує ліцензії для використання патенту і допомогу в реалізації. 120 УДК 621.182.12 ТЕХНОЛОГІЯ ОЧИЩЕННЯ ПРОМСТОКІВ, ЩО МІСТЯТЬ ЖИР, ПОВЕРХНЕВО-АКТИВНІ РЕЧОВИНИ ТА ГАЛОЇДИ Іваниця В.О., Шилов В.І., Гудзенко Т.В., Норочевська С.М., Менчук В.В., Краевський В.М., Менчук К.М., Баранов О.О. Національний університет імені І. І. Мечникова, Санітарно-епідемічна станція Київського р-ну, м. Одеса, Україна Технологія може застосовуватися на дільницях і підприємствах, які працюють з матеріалами, що містять жир: м’ясо-молочна промисловість, кухні їдалень і ресторанів, супермаркети, маслоробні, цехи виробництва ковбас, цехи виробництва рослинної олії (кукурудзяної, соняшникової, соєвої, пальмової та ін.), ділянки продажу м'яса і жирів на ринках, ветеринарні лабораторії, де працюють з патогенними мікроорганізмами тощо. В якості галоїдів найчастіше використовуються сполуки на основі хлору. Наприклад: трихлорізоціанурова кислота, соляна кислота, алкілдіметиламонію хлорид, трихлороцтова кислота, трихлорбензойна кислота, 3-хлорпропіонова кислота, хлорацетати, хлорпропіонати, хлорне вапно тощо. Галоїди використовуються для знищення високопатогених мікроорганізмів, котрі викликають такі хвороби як сибірська виразка, мікроорганізми та віруси, що утворюють спори, туберкульоз всіх форм, ящур тощо. Згідно санітарних вимог ділянки, де працюють з жиром, а також весь інвентар, інструментарій і устаткування наприкінці робочого дня повинні ретельно очищатися від залишків жиру з використанням сучасних миючих засобів, що містять поверхнево-активні речовини (ПАР). У більшості випадків щодня на ряді ділянок, де працюють з жиром, проводять санітарну обробку, пов'язану з дезинфекцією робочих місць, устаткування й інструмента, для чого застосовують дезинфікуючі речовини, зокрема галоїди, які вбивають більшість широкорозповсюджених мікроорганізмів, у тому числі патогенних. ПАР використовують для розчинення жиру і його видалення з поверхонь, що очищаються. При цьому воду варто очищати не тільки від жиру, але в більшому ступені від ПАР і дезинфікуючих матеріалів, особливо при контакті з їжею. Згідно описуваної технології очищена вода відповідає санітарним вимогам і має можливість бути повторно використаною у виробництві, для чого концентрація ПАР, жиру і особливо дезинфікуючих речовин в очищеній воді не повинна перевищувати гранично-допустимих концентрацій (ГДК), 121 Докладно технологія викладена в описі до патенту України №39221, Автори: В.О.Іваниця, В.І. Шилов, В.В. Менчук та інш., опубл. 10.02.2009. Патентовласник — ОНУ імені І.І.Мечникова пропонує ліцензії для використання патенту і допомогу в реалізації. 122 УДК 621.182.12. ТЕХНОЛОГІЯ ОЧИЩЕННЯ ПРОМСТОКІВ, ЩО МІСТЯТЬ ЖИР, ПОВЕРХНЕВО-АКТИВНІ РЕЧОВИНИ ТА ФЕНОЛИ Іваниця В.О., Шилов В.І., Гудзенко Т.В., Менчук В.В., Норочевська С.М., Краевський В.М., Менчук К.М., Баранов О.О. Національний університет імені І.І. Мечникова Головний лікар Санітарно-епідемічної станції Київського р-ну, м. Одеса, Україна Технологія очищення промстоків, що містять жир, миючі засоби та феноли у якості дезинфікуючих речовин, може застосовуватися на дільницях і підприємствах, які працюють з матеріалами, що містять жир: м’ясо-молочна промисловість, кухні їдалень і ресторанів, супермаркети, маслоробні, цехи виробництва ковбас, цехи виробництва рослинної олії (кукурудзяної, соняшникової, соєвої, пальмової та ін.), ділянки продажу м'яса і жирів на ринках, ветеринарні лабораторії, де працюють з патогенними мікроорганізмами, тощо. В якості фенолів найчастіше використовується карболова кислота. Феноли використовуються в якості дезинфікуючих засобів, зокрема для знищення високопатогених мікроорганізмів, котрі викликають такі хвороби як сибірська виразка, туберкульоз всіх форм, ящур тощо. Згідно санітарних вимог ділянки, де працюють з жиром, а також весь інвентар, інструментарій і устаткування наприкінці робочого дня повинні ретельно очищатися від залишків жиру з використанням сучасних миючих засобів, що містять поверхнево-активні речовини (ПАР). У більшості випадків щодня на ряді ділянок, де працюють з жиром, проводять санітарну обробку, пов'язану з дезинфекцією робочих місць, устаткування й інструмента, для чого застосовують дезинфікуючі речовини, зокрема феноли, які вбивають більшість широкорозповсюджених мікроорганізмів, у тому числі патогенних. ПАР використовують для розчинення жиру і його видалення з поверхонь, що очищаються. При цьому воду варто очищати не тільки від жиру, але в більшому ступені від ПАР і дезинфікуючих матеріалів, особливо при контакті з їжею. Згідно описуваної технології очищена вода відповідає санітарним вимогам і має можливість бути повторно використаною у виробництві, для чого концентрація ПАР, жиру і особливо дезинфікуючих речовин в очищеній воді не перевищує граничнодопустимих концентрацій (ГДК), 123 Докладно технологія викладена в описі до патенту України №39220. Автори: В.О. Іваниця, В.І. Шилов, В.В. Менчук та інш., опубл. 10.02.2009. Патентовласник - ОНУ імені І.І. .Мечникова пропонує ліцензії для використання патенту і допомогу в реалізації. 124 УДК 691.7 ТЕХНОЛОГІЯ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ В СИСТЕМАХ ОПАЛЕННЯ ТА ОХОЛОДЖЕННЯ Іваниця В.О., Шилов В.І., Менчук В.В., Норочевська С.М., Рибаков С.В., Краєвський В.М., Драгуновська О.І., Баранов О.О. Національний університет імені І.І. Мечникова Санітарно-епідемічна станція Київського р-ну, м. Одеса В даний час енерговтрати в районних, міських системах опалення досягають до 30 % унаслідок витоків теплоносія, втрат тепла, внаслідок намокання теплоізоляції в теплотрасах тощо. Причина — коррозія труб, котлів, запірно-регулюючої арматури. Технологія спрямована на підвищення надійності систем опалення та охолодження методом придушення корозійних процесів за рахунок повної пасивації металу, а також за рахунок збереження сухою теплоізоляції труб у теплотрасах. Аналіз роботи систем опалення, де в переважній більшості випадків теплоносій подається в опалювальні будинки по теплотрасах, що прокладені в землі, і де використовуються системи опалення з чорних сталевих труб, непродуктивні втрати енергії унаслідок витоків гарячої води з проржавілих труб (до 300 м3 у м. Одесі), намокання теплоізоляції на трубах теплотрас і, внаслідок цього, втрати нею теплоізоляційних властивостей у траншеях під землею. Це приводить до значних втрат енергії, що іде в землю або нагріває повітря парою, яке йде з люків теплотрас, що можна часто спостерігати в зимовий час року. Витоки теплоносія в підвальних приміщеннях будинків, аварії систем опалення в квартирах приводять не тільки до втрати теплоносія і теплової енергії, але і заподіюють величезну шкоду населенню і самим будинкам. Пропонований техпроцес може бути успішно використований в опалювальних системах міст і мікрорайонів, приватних будинків, дачних будівель, у системах охолодження тощо. Техпроцес дозволяє зберегти до 30 % енергії у системах теплопостачання. Докладно технологія енергозбереження викладена в описі до патенту України №37520, Автори В.О. Іваниця, В.І. Шилов, В.В. Менчук та інш., опубл. 25.11.2008. Патентовласник - ОНУ імені І.І. .Мечникова пропонує ліцензії для використання патенту і допомогу в реалізації. 125 УДК 579.043: 579.055 ДЕСТРУКЦИЯ ПОЛИХЛОРИРОВАННЫХ БИФЕНИЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ АМИНОКИСЛОТНОЙ КОМПОЗИЦИИ В ПОЧВАХ IN SITU Севостьянов С.М., Дёмин Д.В., Деева Н.Ф., Ильина А.А. Институт фундаментальных проблем биологии РАН (ИФПБ РАН), г.Пущино, Россия Полихлорированные бифенилы – ПХБ - относят к группе «диоксины». Объединяют их по причине сходства свойств, и механизма токсического действия. Ввиду их высокой биологической, химической и физической устойчивости самоочищение почв от этих соединений происходит очень медленно. По российским нормативам предельно допустимая концентрация этого вещества в почве – 60 мкг/кг. Сообщений о химических методах восстановления загрязненных ПХБ почв немного, их применение на практике связано с рядом сложностей, в том числе с необходимостью изъятия использованных реагентов. Перспективным направлением является сочетание химических и биологических методов. Известно, что хлорорганические соединения взаимодействуют с производными первичных и вторичных аминов, в том числе с простыми и сложными аминокислотами Нами апробирован метод химической деструкции ПХБ с использованием реагента, представляющего собой щелочной гидролизат кожевенных отходов — смесь (композицию) солей аминокислот (NaL). Была проведена серия экспериментов, которые можно разделить на две части – модельные в лабораторных условиях и опыты в реальных условиях загрязненных почв. Для обработки были выбраны три образца с разными физикохимическими свойствами и уровнями загрязнения из поверхностных гумусированных горизонтов почв опорных разрезов на загрязненном участке г. Серпухова – соответственно образцы 1, 2 и 3. По гранулометрическому составу образцы 1 и 3 относятся к легким суглинкам, а образец 2 – к средним суглинкам. Была проведена обработка двумя вариантами доз - 85 мл/кг и 170 мл/кг с временем экспозиции 10 суток. При обработке почв реагентом дозой 85 мл/кг содержание ПХБ в первом образце снизилось с 90,6 мкг/кг до 21,7 мкг/кг, во втором с 117,1 мкг/кг до 27,2 мкг/кг, а в третьем с 340016 мкг/кг до 13292 мкг/кг. При обработке двойной дозой реагента (170 мл/кг) для первого и второго образцов получили примерно те же результаты. По содержанию гумуса эти почвы сильно различаются, поэтому можно 126 предположить, что происходит сорбция этого количества ПХБ минеральной частью почвы и оно не доступно для химического разрушения. Можно сделать вывод, что доза 85 мл/кг приводит к деструкции всего химически доступного количества ПХБ. В третьем образце ПХБ при двойной дозе реагента уменьшается в 63 раза, однако его количество в почве остается достаточно высоким, то есть реагента было недостаточно. Указанное позволяет предположить, что между ПХБ и NaL произошли взаимодействия, в результате которых часть или все атомы хлора в ПХБ заместились на радикалы –NH-CHR-COONa. Состав продуктов отвечает формуле: С12H10-nCln-m(NH-CHR-COONa)m, где n – число атомов хлора в исходной молекуле ПХБ, m – число –NH-CHRCOONa радикалов в продукте. В зависимости от концентрации реагента и времени контакта «почва – NaL» деструкции подвергается от 32 до 75 % ПХБ. При этом происходит изменение соотношений гомологических групп конгенеров: в основном отмечено снижение группы низкохлорированных бифенилов. Внесение минимальной дозы NaL в несколько приемов приводит к более полному разрушению бифенилов по сравнению с однократной обработкой. При этом, повидимому, молекулы ПХБ теряют свою устойчивость, превращаются в биологически разлагаемые соединения. 127 УДК 622.772:669.21:573.6.086 О ВОЗМОЖНОСТИ БИОХИМИЧЕСКОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ СЕРЕБРА ИЗ РУД КАЗАХСТАНСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Семенченко Г.В., Беркинбаева А.Н., Мукушева А.С., Пономарева Е.И. АО «Центр наук о Земле, металлургии и обогащения», г. Алматы, Казахстан Республика Казахстан является заметным производителем серебра и входит в первую десятку мировых производителей. Практически все серебро извлекается на предприятиях, выпускающих тяжелые цветные металлы: медь, свинец и цинк. Основные проблемы добычи серебра связаны с большими его потерями в процессах добычи, обогащения и металлургического передела (до 50 %). В хвостохранилищах обогатительных фабрик Казахстана накоплены отходы, содержащие тысячи тонн серебра (20-30 г/т). Хвосты обогащения руд занимают большие площади и наносят вред окружающей среде. Вовлечение в эксплуатацию низкосортных, труднообогатимых руд и отходов обогатительного производства с применением методов биогеотехнологий дает возможность увеличить объемы добычи благородных металлов при относительно небольших материальных и трудовых затратах. На примере золото-серебросодержащей руды Варваринского месторождения показана возможность увеличения извлечения серебра путем использования биохимических методов выщелачивания. По содержанию ценных компонентов (золота, меди, серебра) руда является, в основном, бедной. Вредные примеси представлены мышьяком, его содержание в отдельных пробах достигает в среднем – 0,4 % и серой - до 7,62 %. Выщелачивание серебра из руды проводили агитационным методом комплексным растворителем, в состав которого помимо цианида входили роданид, аминокислота и смешанная популяция бактерий. Для подбора оптимального соотношения компонентов выщелачивающего раствора был применен метод математического планирования. Установлено, что в первые 8-16 часов выщелачивания в раствор переходит в основном золото и медь. Через 30 часов в выщелачивающем растворе возрастает содержание серебра, на выход которого положительным образом сказывается присутствие всех компонентов растворителя в умеренных пропорциях. В результате проведенных исследований удалось повысить извлечение целевого металла на 10-15 % по сравнению с обычным цианированием. Основное количество золота растворяется в первые 8 128 часов выщелачивания, причем, основную роль в этот период играет концентрация роданида и бактерий, в последующие 10-15 часов – концентрация цианида. Получены уравнения регрессии процесса выщелачивания благородных и цветных металлов для руды Варваринского месторождения. 129 УДК 547.914 ПРИМЕНЕНИЕ ДРЕВЕСНОЙ КОРЫ ДЛЯ СТИМУЛИРОВАНИЯ РОСТА РАСТЕНИЙ Ульянова О.А., Тарабанько В.Е. Институт химии и химической технологии СО РАН, г. Красноярск, Россия Объемы отходов древесной коры по РФ составляют 20-30 млн т. в год. В комплексной переработке лесных ресурсов утилизация коры является наиболее слабым звеном: в целевые продукты перерабатывается всего 10 % от массы образующейся коры, а многие миллионы тонн хранятся в многолетних отвалах или сжигаются. Поэтому проблема ее утилизации весьма актуальна. Одно из направлений использования коры – ее компостирование. В то же время кора хвойных пород деревьев является богатым источником терпеновых соединений, играющих важную роль в почвообразовательных процессах. Вклад терпеноидов в образование гумусовых веществ почв может составлять 2-3 %. Цель работы – исследовать связь между химическим составом коры и компостов на ее основе, с одной стороны, и их ростостимулирующей активностью, с другой. Для изучения химического состава исходной и компостированной еловой коры использовали хромато-массспектрометрический метод анализа, позволяющий идентифицировать компоненты без выделения в индивидуальном виде. Для изучения ростостимулирующей активности готовили водный экстракт (ВЭ) из коры и компостов на ее основе следующим образом: измельченную до размера частиц 0,5-1 мм пробу коры заливали горячей водой в соотношении 1:20 и настаивали в течение часа, периодически перемешивая полученную смесь. Затем фильтровали через бумажный фильтр (белая лента). Водный экстракт использовали для ризогенеза фасоли. В качестве контроля служила кипяченая вода. Преобладающими соединениями в гексановых экстрактах из коры ели и компостов на ее основе являются дитерпеноиды. Выявлены бициклические, трициклические, тетрациклические дитерпеноиды лабданового, абиетанового, кауранового рядов. Из бициклических дитерпеновых соединений лабданового типа обнаружены маноол, маноилоксид - гетероциклическое производное маноола, 12-нор-амбреинолид, 8,12-эпокси-13-гидроокси-лабд-14-ен. Из трициклических дитерпеноидов абиетанового типа – абиета8,11,13,-триен-7-он и дегидроабиетиновая кислота. Из 130 тетрациклических дитерпеноидов кауранового ряда - каурен-16-ен-18оиковая кислота. Следует отметить, что из всех обнаруженных дитерпеновых соединений доминирует дегидроабиетиновая кислота. Вероятности идентификации дитерпеновых соединений, выделенных из гексановых экстрактов со спектрами базы данных Finigan MAT NIST Library for GCQ/ICIS, достигают 80-99 % в зависимости от варианта опыта. Методом компостирования коры ели с минеральными удобрениями и вермикулитом и последующей экстракцией горячей водой получены водорастворимые продукты, обладающие биологической активностью, которые могут быть использованы в качестве биостимуляторов роста растений. В результате исследования определены сильные корреляционные зависимости (r=0,92-0,97) между содержанием дитерпеновых соединений в экстрактах из компостов, подготовленных из еловой коры и ризогенезом фасоли. 131 СЕКЦИЯ 3 АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ, ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ И ВТОРИЧНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ 132 УДК 621.47 АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ ФУНКЦІОНУВАННЯ СОНЯЧНИХ КОЛЕКТОРІВ В м. КРАКІВ Kwapniewski Paweł, Ягелонський університет, м. Краків, Польща Вже кілька років на базі Об`єднання шкіл електричних №1 м. Краків (Польща) функціонує спеціалізована Лабораторія відновлювальних джерел енергії (ВДЕ), на базі якої відбувається аналіз роботи сонячних колекторів різних конструкцій. Досліджуються такі фактори як температура й енергія, що отримуються з пласких, пласких вакуумних і трубчастих вакуумних колекторів. Результати вимірів автоматично записуються на сервері. На підставі зібраних даних аналізується робота геліосистем, що є практичною частиною навчальної програми підготовки спеціалістів з устаткування ВДЕ. На основі результатів досліджень можна виявити орієнтовну кількість теплової енергії, що постачають різні типи колекторів за певний час в умовах Малопольського воєводства в Польщі. П'ять окремих геліоустановок постачають тепло до п'яти теплообмінників, кожен ємністю 300 літрів. Ефектом роботи цих установок є 1500 літрів на добу підігрітої води, що використовується для поточних потреб навчального закладу. Предметом наших досліджень був трубчастий вакуумний колектор. Він складається з 30 теплових трубок діаметром 58 мм і довжиною 1800 мм. Колектор має 1990 мм у висоту й 2456 мм у ширину, що дає загальну поверхню 4,89 м2 й поверхню поглинання 4,14 м2. Колектор змонтований на основі ізольованих мідних труб діаметром 18 мм з теплообмінником ємністю 300 літрів. До складу установки входить також помпа, датчик з перегрівання, а також електронний прилад управління. Колектори розміщені на даху у південному напрямі під кутом 45o. Дані роботи колекторів реєструються лічильниками теплової енергії фірми APATOR-KFAP з використанням датчика температури MBUS RS232C apator 500 pt. Додатково вимірюється сила випромінення за допомогою лічильника LB-900. У процесі дослідження геліоустановки одержуються й аналізуються такі дані: кількість енергії, отриманої на добу (кВт); середня температура теплоносія, а також температура води в 133 теплозбірнику. Результати вимірів фіксуються у комп`ютерній системі за допомогою спеціалізованої програми й можуть бути представлені споживачу як у табличному так і графічному вигляді, наприклад на діаграмах (рис. 1). [°C] 120 100 80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Рис. 1. Зміна температури теплоносія в колекторі, а також у теплозбірнику (результати добових досліджень 29.04.2009) 134 УДК 621.47 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЕТРОМОНИТОРИНГА В РАЙОНЕ Г. ЕЙСКА И ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА ВЕТРОВЫХ РЕСУРСОВ Киселева С.В. Географический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова, Научно-исследовательская лаборатория возобновляемых источников энергии, г. Москва, Россия Необходимость размещения дополнительных мощностей для покрытия дефицита объединенной энергосистемы Юга Российской Федерации обуславливается значительными темпами роста электропотребления на транспорте, в коммунально-бытовом и сельском хозяйстве. Следует также отметить, что в энергетике ОЭС Юга РФ все более обостряются экологические проблемы и задачи исчерпания легкодоступных запасов органического топлива. Эти проблемы могут быть решены на основе новых технологий и эффективных систем энергосбережения при рассредоточении генерирующих мощностей и приближении их к потребителям электроэнергии. В соответствии с изложенным предлагаемая к сооружению ветроэлектрическая станция установленной мощностью 50…100 МВт в районе г.Ейска будет обеспечена полной загрузкой по мощности и энергии и внесет существенный вклад в снижение энергодефицита в Краснодарской энергосистеме. Для подтверждения целесообразности строительства Ейской ВЭС в период 06.12.2007–12.12.2008 г был проведен комплексный ветромониторинг на площадке предполагаемого строительства станции на побережье Ейского лимана Азовского моря. Непосредственными задачами ветромониторинга является получение ветровых характеристик, а именно средних скоростей ветра и их временной динамики, профилей ветра по высоте, повторяемости скоростей ветра и др. Авторами были проведены расчеты и анализ полученных данных, а также оценка предполагаемой выработки электроэнергии заданными типами ветроагрегатов (ENERCON E-82; GAMESA G-90; VESTAS V-90, WICOV Wind W2000spg-WT86, WICOV Wind W2000spg-WT92.5). Сравнение полученных оценок с предварительными расчетами позволит достоверно обосновать инвестиции и приступить к разработке рабочего проекта станции. В докладе обсуждаются вопросы использования при оценках ресурсов ВИЭ (в том числе ветровой энергии) массивов данных, 135 полученных с помощью дистанционных (спутниковых) методов и математического моделирования. В качестве информационной основы рассматриваются базы данных, содержащие массивы характеристик солнечной и ветровой энергии (NASA, METEONORM и др). При использовании такого рода массивов данных необходимым становится проведение их верификации, в том числе на основе наземных метеорологических и актинометрических измерений. Результаты такого сравнения позволяют выбрать основу как для расчетов потенциала территорий, так и картографирования элементов этого потенциала. В докладе приводятся результаты такого сравнительного анализа, проведенного на основе данных метеообсерватории МГУ, актинометрических и метеорологических станций Южного федерального округа, Читинской обл., Иркутской обл., республики Бурятии. Перечисленные регионы (кроме Москвы), безусловно, являются приоритетными по развитию возобновляемой энергетики в России как в силу благоприятных природноклиматических условий, так и по фактическому уровню внедрения проектов ВИЭ. На основе данных базы NASA построены карты распределения характеристик природного ветропотенциала, а также выработки электроэнергии заданными типами ветряков на территории Южного федерального округа России. 136 УДК 620.95.504.7 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ ДЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЦЕЛЕЙ Коробкова Т.П., Чернова Н.И., Киселева С.В. Географический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова, научно-исследовательская лаборатория возобновляемых источников энергии, г. Москва, Россия Растущий интерес к микроводорослям в современных условиях определяется рядом причин, среди которых, прежде всего, следует отметить способность их к аккумуляции липидов, являющихся сырьем для получения моторного топлива. Так, в некоторых видах водорослей при оптимальных условиях культивирования содержание липидов превышает таковое в масличных растениях: у Scenedesmus dimorphus содержание липидов составляет 16-40 %, у Prymnesium parvum – 2238%, Euglena gracilis – 14-20 %, Chlorella vulgaris – 14-22 %, Dunaliella salina – 16-4 4 %, Haematococcus pluvialis – 25-45 %, Tetraselmis suecica – 20-30 %, Isochrisis galbana – 22-38 %, Nannochloropsis sp. – 33-38 %, Stichococcus sp. – 40-59 %, а у Botryococcus braunii – до 80 %, при этом для их выращивания не требуются плодородные земли, а с единицы площади выход продукта (масла) в 50-100 раз выше, чем, например, у рапса. Основным звеном в процессе получения биотоплива является культура микроводоросли, которая должна обладать способностью быстро расти, синтезировать и аккумулировать значительные количества липидов в виде триацилглицеридов и жидких углеводородов, а также быть толерантной к значительным флуктуациям температуры, солености, освещения и отличаться конкурентоспособностью при выращивании в открытых прудах. В связи с этим проводится поиск в природных популяциях микроводорослей, отвечающих перечисленным требованиям, создаются коллекции таких микроводорослей, осуществляется генетическое улучшение отобранных штаммов для повышения эффективности фотосинтеза и оптимизации процесса синтеза липидов. Исследуются метаболические пути, ответственные за увеличение липидной продукции. Разрабатываются методы генной и метаболитной инженерии для получения гетеротрофных штаммов микроводорослей, что снимает вопросы освещенности культуры при выращивании, но ставит проблему применения углеводов для их питания. Для реализации биосинтетических возможностей природных 137 и реконструированных штаммов микроводорослей-автотрофов используются культиваторы открытого или закрытого типа, основная задача которых обеспечить доступность для культуры солнечного или искусственного света и высокую степень конверсии его в биомассу. Предлагаются различные варианты решения этой задачи. Разрабатываются системы поддержания в культиваторах необходимого температурного режима при суточных и сезонных ее колебаниях, что позволит выращивать микроводоросли в различных климатических зонах. Уделяется большое внимание удешевлению способов выделения и трансформации водорослевого масла. В докладе будут рассмотрены основные направления исследований в области использования микроводорослей для целей энергетики. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант 08-0800526. 138 УДК 621.352:621.355 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ В РАЗРАБОТКЕ НИКЕЛЬ МЕТАЛЛОГИДРИДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА Короленко С.Д., Макордей Ф.В., Коноваленко Л.Д., Барба И.Н., Андреянов А.Д.* Одесский национальный университет имени И. И. Мечникова, *Одесская национальная академия пищевых технологий, г. Одесса, Украина Основой разработанных технологических решений для вторичных ХИТ является переход от традиционной электрохимической системы (ЭС) Ni – Cd на интерметаллические соединения (ИМС) – Ni/МН. Это позволяет исключить ряд стадий и операций технологического процесса, связанных с применением высокотоксичных веществ (Cd, Hg). Работа основана на внедрении ресурсосберегающих технологий использования но- вых ИМС на базе мишметалла (Mm) - неочищенной смеси редкоземельных элементов. Металлургическим способом синтезирован ряд ИМС. Для сравнительных исследований выбраны сплавы, отличающиеся высокой коррозионной устойчивостью в электролитах, пониженным содержанием в каждом дорогостоящих дефицитных La и Со, и значительным (в 2-3 раза) отличием в стоимости избранных сплавов. Это сплавы: LaNi2,5Co2,1Cr0,1Nb0,3 (1); MmNi3,5Co0,7Al0,7Cr0,1 (2) Образцы электродов готовились как из литого сплава, так и сплава, дробленного в специальных мельницах и отсеянного на фракции 0-80мкм. Изучена структура, состав и коррозионно– электрохимическое поведение сплавов в различных концентрациях электролитов (20-40% КОН), проведены длительные коррозионные испытания сплавов с контролем потенциалов, проведен анализ изменения поверхности сплавов и влияния присутствия О2 на скорость коррозии литых сплавов, а также зарядно-разрядных характеристик порошковых электродов, как в полуэлементах, так и в изготовленных макетах Ni/МН аккумуляторов. На потенциостате П-5848 в трехэлектродной ячейке проводились в 30% растворе КОН на воздухе при комнатной температуре длительные электрохимические коррозионные исследования с ежемесячным контролем потенциала и металлографическим контролем с помощью микроскопа МИМ-10. Перед длительными коррозионными испытаниями и после 6-ти месячных исследований снимались 139 анодные и катодные поляризационные кривые. Фазовый анализ образцов изучался по данным дифрактограмм, полученных на дифрактометре ДРОН-2,0 с использованием Мо Кα,β- излучения. Из порошков синтезированных сплавов изготовлены каталитические массы отрицательных электродов ХИТ второго рода, положительных – из гидроксида никеля с добавкой графита. Проведены длительные испытания макетов аккумуляторов в зарядразрядном непрерывном режиме. Как следует из полученных данных, коррозионноэлектрохимические характеристики сплавов (1) и (2) несколько отличаются с явным преимуществом сплава (2). Фазовый состав двух сплавов за время испытаний изменился незначительно. В сплаве (1) обнаружена фаза LaNi7, что связано, видимо, с процессами гидрогенолиза, приводящего к необратимой десорбции водорода, определяющей, в конечном счете, меньшие значения заряд-разрядных показателей сплава. Электрохимическая емкость сплавов в конце длительных испытаний составила: для сплава (1) – 217 мА•ч/г, для сплава (2) - 250 мА•ч/г. Испытания позволили сделать вывод, что не смотря на то, что сплав (2) по стоимостным характеристикам в 3 раза дешевле, по электрохимическим показателям он сопоставим со сплавом (1). Очевидно, что сплав, в состав которого входит мишметалл, может быть с успехом использован для изготовления разных модификаций аккумуляторов нового поколения. 140 УДК 628.477.6 POSSIBILITIES OF UTLIZING STEELMAKING DUSTS WITH ELEVATED ZINC CONTENTS AS THE WASTE RAW MATERIAL Kuczynska I. AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland Air contaminations are associated with all kinds of production processes. Substantial amounts of dust are formed in metallurgy. Due to environmental reasons, there are attempts to utilize the whole volume of metallurgical waste dusts It is particularly important because they are classified as hazardous waste taking into account their contents of such heavy metals as Pb, Zn, Cd, Cr, Ni. The emissions of metallurgical dusts into the environment can be limited by collecting them: • on dry fabric filters, • in wet (water) scrubbers. The choice of the de-dusting method depends on one hand on technological requirements, on the other on the relevant experience. It can be assessed that almost 70 % of gasses emitted by Polish plants is cleaned using fabric filters. The dusts immobilized represent the waste that, according to legal regulations compulsory in Poland and the European Union, must be either utilized or made harmless. The dusts generated in steelmaking processes contain a substantial amount of zinc. The presence of zinc results from producing more and more steel with anticorrosion properties and melting steel in electric furnaces from Zn-bearing scrap metal. Currently, about 40 % of zinc in Poland is utilized in anticorrosion protection of steel products, whereas the contribution of steel produced in electric furnaces reaches almost 30 %. The steelmaking dusts used to be disposed of on industrial hips giving rise to secondary dust emissions and due to leaching of steel-contained metals to contamination of soil, waters and living nature. The methods preventing contamination of the environment with zinc involve converting steelmaking dusts containing this element into zincbearing, usable concentrates. Such procedures are in accord with the Law of Waste that stipulates that: generating waste should be first of all prevented or at least minimized, industrial and non-industrial utilizing waste should follow the procedures friendly to the environment, the waste not utilized should be made harmless, i.e., converted into a form that is not deleterious for the environment. The requirements of the Law of Waste, growing environmental awareness and economic reasons represent three factors that have 141 contributed to wider utilization of dusts containing elevated amounts of zinc. The author analyses Polish procedures in the management of steelmaking dust and also reviews various methods of zinc recovery in different countries. Two groups of the methods involved, pyrometallurgical and hydrometallurgical, may be distinguished. Hydrometallurgical processes are of minor importance in recovering zinc from Zn-bearing dust waste. They are based on leaching zinc, followed by its electrolytic winning from the solution. Economy is the main factor making this group of methods less popular than pyrometallurgical ones: production of electrolytic zinc is profitable only in plants whose annual output exceeds 100,000 Mg zinc. It must be remembered that the hydrometallurgical methods additionally generate sludge that is classified within the group of hazardous waste and as such must be made harmless. Pyrometallurgical processes are carried out at high temperatures. Heat is obtained by combustion of fuels or in other exothermic industrial reactions. The material (charge) treated in furnaces undergoes various physical and chemical transformations. Two types of the furnaces, i.e., shaft kilns and rotary kilns, are used in pyrometallurgical treating steelmaking dust. In such high-temperature processes zinc is volatized, then reduced and recovered from its gaseous form as zinc oxide. The most common of these processes is overrolling, utilized in more than 30 countries. Currently in Poland, one plant („Bolesław-Recykling” in Bukowno) uses such a technology. Diminishing primary zinc resources combined with environmental reasons have resulted nowadays in upgrading Zn-bearing steelmaking dusts and regarding them as a valuable secondary waste raw material. 142 УДК 631.22.018.002.84. ПЕРСПЕКТИВИ ТА ЕФЕКТИВНІСТЬ ОДЕРЖАННЯ ПОНОВЛЮВАЛБНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ ПРОДУКЦІЇ ТВАРИННИЦТВА Піскун В.І., Піскун Н.В. Інститут тваринництва УААН, м. Харків, Україна Однією із світових тенденцій в галузі енергетики є збільшення використання поновлювальних джерел енергії. Прогнозується, що до 2010 року частка поновлювальних джерел у виробництві електричної енергії в Європейському Союзі зросте до 23,5 %. Найбільше значення серед відновлюваних джерел енергії має біомаса. Накоплений значний світовий досвід в одержанні поновлюваних джерел енергії з біомаси і зокрема з органічних відходів при виробництві тваринницької продукції. Нині приблизно 800 фермерських установок працюють в Німеччині і 100 в Австралії також в Данії і Швеції. В Україні не зважаючи на великий досвід в розробці біоенергетичних установок з одержанням біогазу вони не знайшли широкого розповсюдження. Однією з причин є висока вартість таких установок. Так досвід будівництва біогазової установки компанією «Агро-Овен» на комплексі з поголів’ям 1400о свиней на рік в рамках проекту технічної допомоги уряду Нідерландів показав, що капітальні вкладення склали 413,3 тис. дол.. США при переробці 80 т на добу гнойових стічних вод. Було побудовано два метантенки по 1000 м3 кожен. Знайомство із роботою цієї установки показали що зброджуванню піддаються стічні води вологістю 97 – 98 %. В той же час проведені дослідження показали, що така вологість не відповідає оптимальним параметрам для ведення процесу по одержанню поновлювальних джерел енергії з біомаси тваринного походження. У нас є досвід підготовки органічних відходів при виробництві продукції свинарства до утилізації. Зокрема розроблено та експлуатується обладнання яке дозволяє одержувати біомасу з оптимальною вологістю. Для зменшення вартості одержування поновлювальних джерел енергії (біогазу) доцільно вести комплексну підготовку та обробку біомаси. При одержанні з стічних вод, які підлягають зародженню, біомаси оптимальної вологості її об’єм зменшується майже в п’ять разів. Тобто для зародження необхідно в п’ять разів менший об’єм 143 метантенків - приблизно 400 м3. Вартість 1 м3 метантенку в компанії «Агро Овен» склала 206,7 доларів США. Вартість біогазової установки при зародженні біомаси оптимальної вологості склала б 82,66 тис. доларів США. З урахуванням витрат на підготовку біомаси до оптимальної вологості вартість комплекту обладнання для метанового зброджування склала б біля 120 тис. доларів США. Тобто доцільно вести комплексну обробку біомаси при виробництві тваринницької продукції для одержання з неї поновлювальних джерел енергії. 144 УДК 628.54:628.47 МОДУЛЬ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ТБО И ИЛОВ ГОРОДСКИХ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СТОКОВ Процко С.А., Процко А.А., Лазарев М.Ю. ППП «Теплоэлектропроект», г. Киев СП «Технохим», г. Одесса Наши предприятия специализируются на переработке энергоресурсных отходов, т.е. таких, которые имеют топливную составляющую, в том числе и отходы от жизнедеятельности человека (ТБО и канализационных стоков). Для этих целей разработан проект унифицированного модуля по переработке отходов по схеме когенерации производительностью 20 тыс. т в год или 3,0 т/час. Технология заключается в том, что отход подается в электрошлакоплавильную печь, в которой образуется пиролизный газ, затем он поступает в -генератор, который вырабатывает энергию, а выхлопные газы из двигателя направляются в котел-утилизатор, в котором происходит нагрев воды. Таки как имеет свою электроэнергию и тепло. Водопотребление может быть обеспечено бурением скважин. Установка размещается в здании 24,0х36,0 м. Здание предусматривается из быстромонтируемых легких конструкций. \ Модуль состоит из 2-х одинаковых линий по переработке 10,0 тыс. т каждая. Каждая линия вырабатывает 1200 квт электроэнергии, а суммарно 2400 кв., из которых 1200 квт идет на собственные нужды. Стоимость модуля с учетом строительной части составляет 27,0 млн грн., или для одной линии 13,5 млн грн. Расчеты выполнены применительно для ТБО или илов канализационных стоков. Для предприятия, которое имеет другие отходы для определения целесообразности такой переработки необходимо выполнить ТЭО (Технико-экономическое обоснование). В составе ТЭО предполагается выполнить опытные работы: - определить химсостав отходов в представительной лаборатории (в т.ч. и радиационный); - поместить отход в газификатор и определить состав газа и его калорийность; - определить химсостав золы и шлака. Стоимость такого ТЭО с учетом опытных работ состави 150-200 тыс. грн, где практически половина пойдет на опытные работы. 145 Для МПК принята термодинамическая технология по пиролизной схеме. Получаемый в реакторе пиролизный газ подается на двигатели-генераторы с одновременным получением электроэнергии и тепла /когенерация/. К.П.Д. по схеме когенерации выше в сравнении с сжиганием газа в котле-утилизаторе и выработкой электроэнергии в паровой турбине. Процесс газофикации проводится при Т=1400 С., что позволяет получить шлак не токсичным и использовать его в производятве строительных изделий и снизить себестоимость переработки ТБО. Но основное снижение себестоимости происходит за счет выработки собственной электроэнергии. В качестве реактора используется электрическая печь типа ЕШВ /электрошлакового восстановления/, в которой изменены узлы загрузки и выгрузки. Для предлагаемого МК капитальные затраты составляют 130 Евро/т, в то время как капитальные затраты зарубежного аналога фирмы «Tech Trade Gm” составляют 50 млн. евро на 100 тыс. т переработки в год или 500 Евро/т. Для мощности 50 тыс. т/год капзатраты составляют 30 млн Евро или 600 Евро/т. 146 УДК 621354 ОПТИМІЗАЦІЯ ХАРАКТЕРИСТИК БЕЗЛАМЕЛЬНИХ ЕЛЕКТРОДІВ ХДС Ракитянська О. Ф., Трухтанова Л. В., Поліщук В. Ю. ОНУ імені І. І. Мечникова, м. Одеса, Україна В зв,язку із розвитком вітчизняної енергетики виникає потреба у пошуках шляхів створення нових хімічних джерел струму (первинних та вторинних) та удосконалення вже існуючих ХДС, конкурентноздібних на світовому ринку. Метою досліджень та розробок при цьому являється вибір оптимальних типів електродів та активних мас, що будуть використовуватися у цих ХДС, зокрема, сформованих на базі гідрата закису нікеля.На практиці в залежності від потреб у різних галузях промисловості поряд із використянням ламельних електродів широке поширення знаходять різного типу безламельні оксидно-нікелеві електроди. Однак, недоліком останніх являється значне набрякання активної маси, що негативно впливає на їх властивості. Тому при розробці електродів першорядною являється проблема забезпечення їх міцності та зниження ефекту набрякання при забезпеченні високих експлуатаційних характеристик ХДС. Перспективним для вирішення цих завдань можна вважати розроблений в ОНУ електродний матеріал оксидно-нікелевого електрода, до складу якого входить нікель-кобальтова шпінель NiCo2O4. Перспективність використання його у безламельних електродах пов,язана із значним (у 3 рази порівняно із стандартом) зниженням ефекту полярізаційного набрякання маси, поліпшеними питомими характеристиками та значно підвищеним ресурсом роботи ХДС із цим матеріалом . В зв,язку із сказаним для формування безламельних, міцних та надійних в експлуатації електродів було використовано електродний матеріал складу: 80 %Ni(OH)2 + 10 % графіту + 10 % NiCo2O4 . Зв,язуючим додатком було обрано політетрафторетілен, введений до маси із водного розчину суспензії Ф4Д. Розроблено технологічні аспекти щодо умов формування міцних та ефективних електродів різного типу та досліджено їх властивості в залежності від різних факторів. Такими факторами являються: режими сушки та пресування мас, типи токопровідних основ, значення електропровідності, здатність електрода вбирати електроліт та інші. Було сформовано 2 варіанта електродів: пресованого та намазного (із пасти на токопровідну основу) типів. Знайдено умови забезпечення плотності 147 упакування маси та міцності електрода щляхом підбору спеціальних компонентів до складу матеріалу та конструктивних рішень на токопровідних основах. В результаті проведених досліджень доказана перспективність використання при формуванні безламельних електродів пресованого та намазного типів розробленого електродного матеріалу із вмістом нікель-кобальтової шпінелі. Знайдені шляхи формування оксиднонікелевого електрода високої міцності та оптимального за своїми структурними та питомими характеристиками. Проведені дослідження фізико-хімічних та електрохімічних властивостей матеріалу при їх роботі у електродах свідчать про їх високу здібність вбирати електроліт (0,22 г), низьке набрякання (до 5 %), тривалий час (до 12 годин) розряду при циклюванні у надміру електроліта. Доказана можливість значного (до 30 %) побільшення закладки у електрод електрохімічно активного матеріалу, за рахунок чого можна підвищити ресурс роботи ХДС. Рекомендовано для формування безламельного електрода неметалевої токопровідної основи (графітована тканина), що сприятиме зниженню собівартості джерела струму, економії коштів та сировини. Знайдені закономірності дають можливість створення дешевих, надійних в експлуатації джерел струму із значно підвищеним порівняно з відомими аналогами строком служби (у 6 разів) та розширеним (до + 50 оС) температурним діапазоном, які потребує вітчизняна промисловість. 148 УДК 536.46 OBTAINING OF SYNTHESIS-GAS BY CARBON DIOXIDE CONVERSION OF METHANE ON NICKEL CATALYSTS PREPARED ON A BASIS SYNTHETIC AND CHEMICAL MODIFIED MORDENITECONTAINING TUFF Rustamova Sevil, Akhmedov Mubariz, Abbasova Nurana, Talibly Irada Institute of Chemical Problems, named after acad. M.F.Nagiyev of NAS of Azerbaijan Synthesis-gas is an initial raw material for the production of important chemical products-fuel in XXI century- methanol, dimethyl ether and others. Obtaining of synthesis-gas by carbon dioxide conversion of methane from the point of involving two inert molecules of methane and carbon dioxide gas into chemical reaction rouses great chemical interest, but from point of using carbon dioxide gas as an oxidizing rouses practical interest. This can cause the decrease of pollution of atmosphere by greenhouse gas. The present article of the report is devoted to the study of influence of chemical modification of mordenite containing tuff on nickel catalysts properties and comparative catalytic activity nickel catalysts prepared on a basis synthetic and natural mordenite. Experiments were carried out in quartz flow reactor with steady layer of catalyst at the following conditions: temperature interval- 500-8000C; ratio of initial components CH4/CO2=1:1, volume rate- 500hr-1. Mordenitcontaining tuff (MT) from Chananab deposit (Azerbaijan Republic) was used as a catalyst bearer. It was established, that while using nickelcoated MT the optimum condition of carrying out the process is: temperature 720 0C; CH4/CO2=1:(1,1≈1,2); ratio of the obtained products CO/H2= 1:1. Then decationized and dealuminized forms were obtained by processing MT HCl in 2N concentrations and NH4Cl. The use of them as bearer active component showed the reduction of the temperature of 80% methane conversion in products. The nickel catalyst prepared on the basis of type zeolite mordenite synthesised of volcanic ashes has shown smaller activity, than prepared on a basi mordenitcontaining tuff. The obtained catalysts are characterized by methods of thermoprogrammed reduction by hydrogen and thermoprogrammed desorption of ammonia. 149 УДК 65.014.12:334.752 ПОЛЬСЬКИЙ ДОСВІД ПРАКТИЧНОГО ВИКОРИСТАННЯ ЛАБОРАТОРІЇ ВІДНОВЛЮВАЛЬНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ В ПРОЦЕСІ ПІДГОТОВКИ СПЕЦІАЛІСТІВ ЗА ТЕХНІЧНИМИ СПЕЦІАЛЬНОСТЯМИ Tytko Ryszard, Калініченко А.В. Об`єднання шкіл електричних №.1, м. Краків, Польща Полтавська державна аграрна академія, Україна Виробництво електроенергії з відновлювальних джерел енергії (ВДЕ) стає дедалі актуальнішим для країн-членів Європейського Союзу. Директива ЄС від 23.01.2008 формулює для Польщі завдання досягти 15% рівню валового внутрішнього споживання енергії за рахунок ВДЕ до 2020 року. Основними пріоритетами цієї директиви є: енергетична безпека; конкурентоздатність технологій; охорона середовища; суспільно-економічні наслідки (зростання рівню працевлаштування населення, поява нових підприємств та фірм, зменшення рівню забруднення (CO2,SO2,NOx)). Пристосування до вимог екологічного законодавства ЄС вимагає від Польщі значних змін не тільки в технічний сфері, а й у соціальній, економічній та освітній. Необхідність вироблення екологічно-чистих видів енергії ставить перед країною завдання не тільки з запровадження новітніх технічних засобів, обладнання, технологій, але й підготовки кваліфікованих спеціалістів для їх розробки, монтажу й обслуговування. Таким чином, соціальні, економічні, політичні й законодавчі зміни, що відбуваються в суспільстві сьогодні потребують від професійно-технічних закладів освіти пристосування до сучасних потреб ринку праці. Саме тому Міністерством освіти Польщі була введена в дію нова спеціальність – технік-електрик устаткування ВДЕ. Співавтором навчальної програми є Ришард Титко, автор цієї статті, який приймає активну участь у реалізації підготовки спеціалістів з ВДЕ на базі Об`єднання шкіл електричних №1 (ZSE nr.1) у м. Краків (Польща). Навчальний план підготовки таких спеціалістів включає вивчення засобів використання енергії вітру, сонця, біомаси, води, геотермальної енергії та питання охорони навколишнього середовища. Значна увага приділяється як набуттю теоретичних знань, так і отриманню практичних навичок. Для підвищення теоретичного рівню викладання дисциплін Ришардом Титко був підготовлений підручник "Відновлювальні джерела енергії", який відповідає усім сучасним вимогам щодо такого 150 типу видань, а саме ґрунтується на вимогах директив ЄС щодо квот використання ВДЕ у народному господарстві й рекомендований до використання Міністерством освіти. У підручнику широко розкрито базові питання практичного використання ВДЕ. Для забезпечення практичної підготовки майбутніх спеціалістів у ZSE nr.1 є спеціалізована лабораторія ВДЕ, запроектована Ришардом Титко, устаткування якої складає значна кількість різноманітних сучасний пристроїв, що працюють з ВДЕ. Лабораторія складається з двох відділів – науково-методичного та монтажного. Обладнання науково-методичної зали: 2 комплекти фотомодулів з оснащенням; 5 окремих геліоустановок з повним комплектом вимірювальних пристроїв, що підключені до спеціалізованої комп'ютерної системи; система обігріву з використанням геліоустановок та турбокоміна для спалювання біомаси; 2 помпи тепла: вода-вода, повітря-вода; устаткування для вироблення біогазу. У монтажній залі встановлено 3 види геліоустановок, що використовуються для практичних занять. Встановлено також вітрову турбіну потужністю 2 кВт для вивчення особливостей монтажу. Зали оснащені необхідною кількістю комп'ютерів, пов`язаних у мережу, та аудіовізуальними пристроями. Призначенням лабораторії є отримання студентами практичних навичок з установки й обслуговування устаткування ВДЕ, що підвищить конкурентоспроможність молодого спеціаліста на ринку праці чи навіть надасть йому можливість започаткувати власну справу. Після проходження державної акредитації лабораторії ВДЕ на базі ZSE nr.1 планується створення Регіонального навчального центру ВДЕ. 151 УДК 662.53 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РАЗМЕРА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСИЙ НА ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ ВОДНОСТИ ВОДОТОПЛИВНЫХ ЭМУЛЬСИЙ Толстопят А.П., Давидсон В.В., Флеер Л.А. Днепропетровский национальный университет, Днепропетровск, Украина Известно, что в объеме подлежащих утилизации горючих отходов большую долю составляют отработанные масла и СОЖ, содержимое прудов-накопителей нефте- и коксохимических производств и др. /1/. Одним из путей утилизации подобного рода отходов является их сжигание. Как правило, эти жидкости заметно обводнены и в случае огневого обезвреживания наиболее целесообразно сжигать их в составе водомазутных эмульсий, полезно используя тем самым энергетическую компоненту отходов /2,3/. Эффективность сжигания эмульсий зависит, в частности, от уровня водности эмульсии. Для поточного измерения содержания воды в водомазутной эмульсии достаточно просто может быть применен метод, основанный на измерении диэлектрической постоянной (ДП) среды, поскольку величина ДП нефтепродуктов значительно меньше значения ДП воды. Однако вопрос о зависимости значения ДП эмульсии от степени дисперсности водной фазы и распределения дисперсии в объеме измерительной ячейки еще требует изучения. Заметим, что применяемые для расчета объемной доли водности по измеренному значению ДП аналитические зависимости отвечают случаю исчезающе малых размеров дисперсий по отношению к величине зазора измерительной ячейки. В нашем случае исследования выполнялись на модельных средах, представляющих собой матричные системы из диэлектрической среды, в качестве которой было взято трансформаторное масло и сферических металлических включений известного диаметра, применение которых позволило точно фиксировать их местоположение в измерительной ячейке и однозначно варьировать размер включений. Существенно при этом, что ДП металла велико по сравнению с ДП масла и металлические дисперсии исключают коалесценцию дисперсных частиц. В ходе экспериментов определялась емкость залитой маслом горизонтально расположенной плоской измерительной ячейки, на внутренней обкладке которой были размещены металлические шарики диаметром <0.7 мм, 3.2 мм, 4 мм и 5 мм. Емкость измерялась 152 на частоте 10 кГц посредством прибора Е7-8 и трансформаторного моста. Далее сравнивались фактическая и рассчитанная по ДП объемная доля дисперсной фазы макетов эмульсии. Из результатов экспериментов следует, что с увеличением размера дисперсий значение рассчитываемой по ДП посредством формулы Бруггемана /3/ объемной доли дисперсной фазы все больше отклоняется от фактических значений. Для различных случаев распределения одинаковых объемов дисперсной фазы одинакового размера по поверхности электрода расчетные значения W% достаточно заметно зависят от плотности укладки дисперсии и значительно слабее – от симметрии размещения. ЛИТЕРАТУРА 1. Яковлев В.С. Хранение нефтепродуктов. Проблемы защиты окружающей среды. М., Химия, 1988, 163 с. 3. Иванов В.М. Топливные эмульсии. М., 1962, 217 с. 4. Корягин В.А. Сжигание водотопливных эмульсий и снижение вредных выбросов. – С- Пб.: Недра, 1995. – 304с. 153 СЕКЦИЯ 4 РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ 154 УДК 541.138 СВЯЗЬ ЭНЕРГИИ ФЕРМИ Ni, Cr, Mn С ЭЛЕКТРОКАТАЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ ТРОЙНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЭТИХ МЕТАЛЛОВ Андреянов А.Д., Кузнецова И.А., Короленко Л.И. Одесская национальная академия пищевых технологий, г. Одесса, Украина Одной из важных проблем улучшения технико-экономических показателей работы топливных элементов является разработка недорогих и эффективных катализаторов, ускоряющих электрохимические процессы на его электродах. Целью данной работы было установление взаимосвязи между электрокаталитическими активностями тройных дисперсных сплавов Ni-Cr-Mn в реакции электровосстановления кислорода и энергиями Ферми металлов, образующих эти сплавы. Никель и хром, также как никель и марганец образуют твердые растворы, но при этом Ni имеет гранецентрированную кубическую (ГЦК) кристаллическую решетку, марганец – кубическую,а хром – объёмноцентрированную кубическую (ОЦК). Вследствие этого марганец и хром в сплавах с никелем искажают кристаллическую структуру никеля, увеличивают адсорбционную способность поверхности сплавов, что должно благоприятствовать росту их каталитической активности. Было интересно изучить на примере марганца воздействие третьего компонента в сплаве на его каталитическую активность. Содержание марганца в сплавах варьировали от 5 до 80 масс. %. Сплавы никель-хром-марганец, используемые в качестве катализаторов электровосстановления кислорода, были исследованы методом суспензионного кислородного полуэлемента. Это позволило выявить влияние содержания марганца на электрокаталитическую активность тройных сплавов и определить его оптимальное содержание. Сплав с содержанием марганца, с его массовой долей, равной 10 %, имеет наибольшую электрокаталитическую активность. Как известно, электроны, находящиеся на поверхности Ферми, определяют большинство свойств металлов. Электроны, расположенные на поверхности Ферми, обладают энергией, равной F . Для расчета F и скорости электронов ( v F ) на поверхности Ферми различных металлов использовалась модель Зоммерфельда, в которой 155 распределение электронов по скорости описывается статистикой Ферми-Дирака Согласно полученным расчетам, никель и марганец обладают близкими значениями энергии Ферми и скорости Ферми в отличие от хрома. Зато марганец и хром отличаются от никеля по ряду физических характеристик: тип кристаллической решетки, параметр кристаллической решетки “a”, энергия ионизации, атомный радиус, электроотрицательность, энергия кристаллической решетки, работа выхода электрона. Такое различие марганца и никеля объясняет, почему при введении марганца в кристалл никеля постепенно меняется его структура, возникают в ней искажения. Этому также способствует присутствие хрома в сплаве. Поверхности Ферми марганца и хрома отличаются от поверхности Ферми никеля. Поэтому наличие марганца и хрома в тройной системе благоприятствует увеличению доли более медленных электронов на поверхности Ферми. Это положительно сказывается на электрокаталитической активности сплавов. Но большое увеличение содержания марганца при этом деформирует структуру тройной системы. Поэтому должен наблюдаться максимум электрокаталитической активности сплавов Ni-Cr-Mn при невысокой концентрации марганца, что хорошо согласуется с экспериментальными данными. 156 УДК 621.311.22:628.1 ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИРОДНОГО СОРБЕНТА – ТРЕПЕЛА ПО ОЧИСТКЕ ВОДНЫХ СРЕД ОТ ТЕХНОГЕННЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Анисимов В.С., Мартынов П.Н., Мерков С.М., Петров К.В., Подзорова Е.А., Чабань А.Ю., Шилина А.С. ООО «Обнинский центр науки и технологий» г. Обнинск, Россия Цель работы – исследование возможности природного сорбента по очистке водных сред от загрязняющих примесей. Проведены комплексные исследования по оценке эффективности очистки сорбентом воды, загрязненной наиболее распространенными загрязнениями [кальций, магний, железо, медь, алюминий; свинец, фтор, аммиак и другие катионы и анионы, а также фенол, нефтепродукты (НП) и поверхностно-активные вещества (ПАВ)]. На модельных растворах и реальных природных водах в статических и динамических условиях изучена эффективность поглощения таких загрязнений трепелом. Определена сорбционная емкость трепела в водных растворах этих загрязнений. Результаты исследований сорбции НП, фенола и ПАВ сорбентом позволяют сделать заключение о высокой эффективности трепела по отношению к этим загрязнениям. Для выяснения возможности применения сорбентов для очистки реальных дренажных вод полигона ТБО были проведены эксперименты с различными приемами очистки. Наилучший результат очистки воды ТБО достигается при пропускании воды через колонку с трепелом фракции 80 мкм (М-80). Комплексные исследования по оценке эффективности очистки воды, загрязненной наиболее распространенными загрязнениями, позволяют сделать вывод о том, что трепел может быть использован в качестве противомиграционного барьера, препятствующего распространению загрязнений за пределы емкостей хранения. 157 УДК 541.136 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГЕТИКА: ТИПЫ УСТРОЙСТВ, СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ Барсуков В.З., Хоменко В.Г., Лихницкий К.В., Яцюк Л.А., Антоненко П.А Киевский национальный университет технологий и дизайна, г. Киев, Украина, УГХТИ, г. Днепропетровск, Украина Анализируются современное состояние, проблемы и перспективы использования различных типов устройств электрохимической энергетики (аккумуляторов, первичных элементов, суперконденсаторов, электродов топливных элементов), в том числе на основе новых недорогих материалов, разработанных на кафедре Электрохимической энергетики и химии КНУТД в содружестве с рядом организаций в Украине и за рубежом. Аккумуляторы. Несомненным лидером среди обратимых химических источников тока (ХИТ) в последние десятилетия стали литий-ионные аккумуляторы (ЛИА), которые совмещают рекордную для обратимых систем удельную энергию (W>130-140 Вт·ч/кг) с высоким сроком службы (N~1000 циклов). Широко распространившись в мобильной связи, переносных компьютерах, цифровой фотографии, видеокамерах и другой бытовой радиоэлектронике, ЛИА постепенно увеличивают свои габариты и готовятся «захватить» другие области практического применения (батареи для электромобилей и электробусов, морского, железнодорожного и воздушного транспорта). Одна из основных проблем существующих ЛИА - относительно высокая стоимость, главный вклад в которую вносят положительные электроды на основе литированного оксида кобальта. КНУТД, совместно с немецкими партнерами, разработаны макеты ЛИА повышенной энергоемкости (W~180 Вт·ч/кг) с положительным электродом на основе литированного фосфата железа, себестоимость которых значительно ниже. Первичные литиевые ХИТ системы «литий – полифторуглерод». ХИТ такой электрохимической системы объективно должны иметь более высокую удельную энергию на единицу массы, чем, скажем ХИТ с традиционным катодом на основе диоксида марганца, благодаря использованию более легкого полимерного электрода. Однако ранее считалось, что ХИТ такой 158 системы имеет невысокую мощность и способен к разрядам только малыми токами. Проведенные совместно с американскими партнерами исследования новых типов полифторуглерода в сочетании с использованием новейших углеродных материалов показали, что на основе указанных материалов удается создать ХИТ с очень высокой удельной энергией (W~500 Вт·ч/кг), который одновременно способен разряжаться высокими токами (в том числе – в импульсных режимах). Суперконденсаторы. КНУТД разработаны гибридные суперконденсаторы (ГСК), сочетающие очень высокую удельную мощность (Р~120 кВт/кг) с достаточно высокой для СК удельной энергией (W~14 Вт·ч/кг). В имеющихся аналогах эти характеристики обычно значительно ниже. Кислородные (воздушные) электроды (КЭ) на основе недорогих катализаторов. На основе композитов проводящих полимеров, новейших углеродных материалов и смешанных оксидов переходных металлов разработаны каталитически активные материалы, которые могут найти применение для топливных элементов и воздушно-металлических батарей (систем воздух-цинк, воздух-магний). 159 УДК 621.354 ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЖИМОВ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ СПЛОШНОЙ СРЕДЫ Бойко Ю.И., Копыт Н.Х., Семенов К.И. Одесский национальный университет имени И. И. Мечникова, м. Одеса, Україна Около 10 % от всей производимой мировой экономикой энергии идет на диспергирование (измельчение) потребляемых материальных ресурсов, приведение их в состояние дисперсных систем – порошков, гидро- и аэровзвесей. Обусловлено это тем обстоятельством, что большинство нужных превращений исходных материалов, в том числе и при производстве обычных видов той же энергии, реализуется гетерогенными физико-химическими реакциями, а диспергирование есть технологический способ увеличения потребной для этого поверхности используемого вещества. Однако, традиционные технологии диспергирования, как дробления конденсированных (сплошных) материальных сред на частицы, обычно дают широкий спектр их размеров, что существенно затрудняет организацию эффективных режимов последующих превращений на их поверхности, да и использование получаемых дисперсных систем в решении других задач. Современные достижения, как в теоретических представлениях о процессе диспергирования сплошной среды, так и в их экспериментальных реализациях, позволяют достигать не только интегральных результатов такого воздействия, но и детально управлять им с высоким пространственно-временным разрешением. В частности, оказывается возможным осуществление схемы «одно воздействие – одна частица». В теоретико-методологическом плане детального управления процессом диспергирования (дробления) это прорывный шаг, связанный с введением в рассмотрение фундаментального понятия солитона. Таким способом с расчетной стороны удачно формализуется существенная нелинейность исследуемого явления, с экспериментальной – усилия сосредотачиваются на подборе режимов механического диспергирования с минимальной долей сопутствующих тепловых процессов. Здесь именно привлечение современного физического образа – солитона, становится опорой разработки оптимальных энергозатрат процесса диспергирования, поскольку в расчетнонаблюдательном аспекте определяющим это признаком есть характерные для солитона слабые разрывы конфигурации 160 пространственной области развития явления. В частности, для задачи диспергирования струи жидкости, когда режим «одно воздействие – одна частица» дает наивысшую производительность при выполнении требования сохранения монодисперсности распыла, такая область, с учетом реализуемости через солитонную стадию, аппроксимируется псевдосферой. Соответственно, слабым разрывом для нее будет ребро возврата, а в физико-математической модели – и переходящие в острия полюса указанной математической аппроксимации. Что же касается минимизации не нужных тепловых затрат, например, при получении монодисперсных капель металлического расплава, то в уравнениях, дающих солитонные решения, это косвенно отражается обратимостью составляемого баланса, когда в представлении поверхности, охватывающей область, нелинейные члены уравниваются членами, описывающими дисперсию. 161 УДК 621.794.42 ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ МЕЖЧАСТИЧНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В СИСТЕМЕ МЕТАЛЛ – ПРОДУКТЫ КОРРОЗИИ НА ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛИ Борук С.Д, Водянка В.Р. Черновицкий национальный университет имени Юрия Федьковича г. Черновцы, Украина Широкое распространение в машиностроительной промышленности получили процессы химической обработки поверхности металлических изделий перед нанесением на них защитных и декоративных покрытий. Указанные технологические операции, сопровождающихся образованием значительных количеств загрязняющих веществ. Повышение экологической безопасности проведения указанных операций возможно путем уменьшения скорости растворения металла изделий при проведении химической обработки их поверхности. Нами исследованное влияние рекомендуемых веществ (сульфосалициловая кислота, ацетилмочевина, тиосемикарбазид) и их комбинации на агрегативную устойчивость водных суспензий оксидов железа и продуктов коррозии, значения электрокинетического потенциала частиц. Также исследовано влияние указанных веществ на интенсивность взаимодействия частиц продуктов коррозии с металлической поверхностью (железо, сталь). Как показали проведенные исследования, при введении в дисперсную систему индивидуальных веществ и их комбинаций увеличивается их седиментационная устойчивость, что свидетельствует о дезагрегации частиц дисперсной фазы. Во всех случаях полученные зависимости выходят на плато. Эффективнее всего диспергируются оксиды железа, меньше – продукты коррозии. Отметим, что при комбинированном действии веществ наблюдается снижение интенсивности диспергирующего действия. В то же время, именно совместное действие указанных веществ позволяет максимально замедлить скорость растворения металла и сократить образование загрязняющих веществ. Очевидно, при определенном соотношении компонентов добавок достигается оптимальный режим проведения обработки поверхности металла, при котором ингибиторы защищают металл и в достаточной мере способны диспергировать продукты коррозии. 162 Проведенные исследования показали, что сохранение эффективности раствора химической обработки поверхности стали достигается за счет диспергирующего действия рекомендуемых добавок на продукты коррозии. Это приводит к увеличению площади контакта между частицами оксидов и рабочим раствором и, как следствие, к увеличению скорости их растворения в кислой среде. Определены механизм действия ингибиторов растворения металлов в растворах их химической обработки, оптимальные концентрации веществ, при которых наблюдается существенное сокращение скорости растворения металла. Таким образом, применение рекомендуемых веществ, в растворах химической обработки поверхности металлов, предотвращает непродуктивное растворение металла, образование дополнительных количеств оксидов азота и сточных вод. То есть значительно повышается экологическая безопасность и технологические показатели проведения процесса. 163 УДК 541.135 КЕРАМІЧНІ ПАЛИВНІ КОМІРКИ: УКРАЇНСЬКИЙ ДОСВІД *Васильєв О. Д., **Баклан В. Ю., **Макордей Ф. В. *ІПМ імені І. М. Францевича, м. Київ, Україна **ОНУ імені І. І. Мечникова, м. Одеса, Україна Керамічні (твердо-окисні) паливні комірки є чи не найперспективнішими енергетичними пристроями найближчого майбутнього, перш за все, через їхню невибагливість до палива, використання окису вуглецю і, через це, найвищу енергетичну ефективність, та можливість бути виготовленими з поширених і порівняно недорогих матеріалів. Особливо привабливим для України є цирконієво-керамічний їхній тип, оскільки наша країна володіє найбільшим у північній півкулі Землі родовищем піску-циркону, яке є до того ж третім за розмірами у світі. Україна має і непересічний досвід у виробництві порошків двоокису цирконію, який є визначальною речовиною паливних комірок. Цирконієво-керамічні паливні комірки стали логічним продовженням справи великого Оганеса Карапетовича Давтяна, яку він започаткував у Одеському Національному університеті ім. І.І. Мечникова. Серцем паливних комірок є електроліт. Йому на даному етапі розвитку паливно-комірчаних технологій і приділяється зараз основна увага через потребу зниження робочої температури принаймні до 600 о С. Перспективним тут є двоокис цирконію, стабілізований 10-мол. % окису скандію та 1-мол. % окису церію (10Sc1CeSZ), який має не тільки високу провідність, а й стабільність у часі. Було розроблено і досліджено порошки цього складу і виготовлено плівкові паливні комірки, застосовуючи електронно-променеве осадження електролітної плівки на поруватий NiO-ZrO2 анод. При порівняльному дослідженні розроблених авторами і комерційних (DKKK, Японія, та Praxair, США) порошків встановлено, що природа порошків двоокису цирконію визначає властивості електроліту, його електричну провідність та механічну поведінку. Найкращим серед вивчених за названим комплексом властивостей порошків можна вважати розроблений авторами і виготовлений на Вільногірському гірничо-металургійному комбінаті, як через високу йонну провідність (яка майже на порядок є більшою) та механічну поведінку його електроліту, так і несхильність його до швидкої рекристалізації, яка приводить до деградації властивостей. Найкращу провідність забезпечує і розроблена авторами електролітна 164 "електронно-променева" плівка, яка забезпечує майже на півпорядка кращу провідність у порівнянні з традиційною, осадженою трафаретним друком. Втім, будова паливних комірок ще потребує структурної оптимізації; вони потребують власних, спеціально для них розроблених, порошків, які б забезпечували стабільність властивостей при тривалому використанні. Наводяться дані щодо будови і властивостей порошків та електролітів з них, масивних та плівкових. Демонструється портативна батарея паливних комірок, яка забезпечує 10 Вт потужності електричного струму при роботі від побутового газу пропан-бутан [1]. Література 1. Баклан В.Ю., Васильєв О.Д. Твердооксидні електрохімічні обладнання для перетворення енергії: потенційні можливості. Матеріали конференції „Поводження з промисловими та побутовими відходами. Проблеми і рішення”, 2009-07-01, Одеса, НВБ „Біоексор”, С. 53-56. 165 УДК 51-76: 57.042 СТАТИСТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДЛЯ УГЛУБЛЕННОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ БИОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ТЕСТ-СИСТЕМЫ Salmonella tiphymurium TA 100 Васильева Н. Ю. Национальный университет имени И. И. Мечникова, г. Одесса, Украина Основной задачей исследования был подбор адекватного алгоритма обработки данных биологического контроля с применением большинства статистических методов моделирования. Алгоритм строился по принципу усложнения методов анализа. В работе использовали данные биотестирования почв степной зоны юга Одесской области. Согласно данным химического анализа, незначительные различия в концентрациях наблюдаемых металлов (меди, кобальта, цинка и железа), свидетельствуют о фоновом, а не о локальном загрязнении полигона, на протяжении всего времени наблюдения, что позволяет говорить о предположительно равномерной «химической нагрузке» на всю территорию. Исходя из полученных данных химического анализа, логично предположить, что регистрируемые биологические показатели будут примерно одинаковы. Однако, согласно полученным данным, почвы исследованной территории индуцировали разнообразные генотоксические показатели в бактериальной тест-системе Salmonella tiphymurium TA 100. Максимальные показатели токсичности, сопровождаемой мутагенным эффектом превышающим контроль более чем в два раза, наблюдались вблизи ферм, складов удобрений и химикатов, гаражей. Кроме того, все почвенные образцы, находившиеся в непосредственной близости от автомобильных дорог, обладали генотоксическим потенциалом. Таким образом, проведенные исследования показали, что генотоксические показатели почв не зависят от рельефа, а формируются в зависимости от антропогенного фактора. Так, формирование выборок для анализа строили, основываясь на однофакторном дисперсионном анализе, которые в дальнейшем анализировали независимо друг от друга. Для выяснения степени влияния на генотоксичность почв факторов загрязнения и выявления ключевых факторов загрязнения, использовали многофакторный дисперсионный анализ, в результате которого стало очевидно, что на формирование генотоксического 166 потенциала почвы наиболее значительное влияние оказывали комплексы «кобальт-железо», и «кобальт-медь». При этом было показано, что на мутагенный пул влияют отдельные металлы, а их комплексы более значимы для формирования токсического потенциала. Это наблюдение можно отнести к «скрытым факторам», поскольку пронаблюдать механизм действия «чистого комплекса» или отдельного металла в природных условиях невозможно. Значимость именно этих комплексов ионов металлов было также подтверждено методом ранговых корреляций. Основанные на статистическом моделировании предположения об усиления токсичности при суммарном действии токсикантов на микробиоту подтвердились при проведении лабораторных исследований. Применение кластерного анализа позволило наглядно продемонстрировать, что почвенные образцы, попавшие в один кластер по количеству содержащихся в них металлов, оказывали различное действие на клетки сальмонеллы, т.е. зависимость «дозаэффект» не наблюдается. Таким образом, выделив из имеющегося у нас набора данных ключевые факторы, мы приступили к моделированию изменения биологических параметров в зависимости от токсической нагрузки. В наших исследованиях мы не выходили за рамки внутреннего контура принципиальной блок-схемы экологического нормирования и использовали принцип статистического моделирования, имеющего вид системы, состоящей из двух уравнений. Важным моментом при построении прогностической было соблюдение принципа нелинейности модели. Полученные суммарные прогностические модели показали, что в целом система реагирует по типу тригерра и переход из состояния «хорошо» в состояние «плохо» происходит быстро и в узком диапазоне концентраций токсикантов. Таким образом, был отработан оптимальный алгоритм математического анализа данных биологического контроля, который позволил выявить, что в почвенных образцах южных черноземов формирование генотоксического потенциала происходит в условиях когда количественное содержание токсикантов не превышает установленные ПДК, а зависимость доза-эффект не наблюдается. Также показана целесообразность последовательного использования различных методов статистического анализа по отработанному алгоритму, на основании измерения биологических показателей, при оценке раздельного и комбинированного влияния физических и химических факторов на систему. Пошаговое использование подобного алгоритма позволило выявить скрытые механизмы формирования генотоксичности природных почв и вод, проследить 167 изменение микробных показателей в зависимости от рельефа и фактора сельскохозяйственного использования земель и оценить синергичное действие тяжелых металлов. 168 УДК 541.138 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДУШНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛОПОРФИРИНОВ Джамбек А. А., Джамбек О. И., Макордей Ф. В., Ишков Ю. В. ОНУ имени И. И. Мечникова, г. Одесса, Украина Для широкого применения разных источников энергии необходимо расширение спектра электрокатализаторов, которые не содержат дорогие и дефицитные материалы. Исследования показали, что одним из перспективных направлений является использование в качестве электрокатализаторов металлоорганических комплексов, в том числе и металлопорфиринов [1, 2]. Возможность применения органических комплексов металлов на основе порфирина и его аналогов обусловлена тремя основными факторами: высокой активностью в различных гетерогенных окислительновосстановительных реакциях, наличием полупроводниковых свойств, высокой химической и термической устойчивостью. На примере кислородной реакции нами изучены физико-химические и электрокаталитические свойства порфиринов и их комплексов с Co (II) для определения возможности их применения в качестве катодных материалов для химических источников тока разного назначения. Методом циклических вольтамперограмм изучены электрокаталитические свойства 5,10,15,20-тетра-(4-метоксифенил)порфирина (ТМФП), мезо-тетра-(3,5-ди-третбутилфенил)-порфирина (ТТБ) и их комплексов с Co (II) (CoТМФП и CoТТБ, соответственно) в составе кислородного газодиффузионного электрода. Циклические I-E-кривые снимали в 7 М растворе КОН при температуре 30°С на воздухе, а интервале потенциалов –0,4 ÷ 0,7 В (электрод сравнения Hg/HgO) и скорости сканирования 20 мВ/с. Образцы катализатора получали методом адсорбции из диметилформамидных растворов лигандов и их комплексов на поверхность электропроводного носителя (гидрофобная ацетиленовая сажа) в соотношении 1: 9. Воздушные электроды были изготовлены прессованием гидрофобизированных (15%, мас. фторопласта) активного и гидрозапорного слоев с токовым коллектором. Термообработку электродов проводили в токе инертного газа (азот) при температуре 350°С. Электрохимическую активность электродов на основе образцов активных масс в реакциях электровосстановления и электроокисления кислорода оценивали по величине генерируемого 169 тока в процессе испытаний при потенциалах –0,4 и 0,7 В соответственно. Электрохимические исследования показали, что наиболее высокая электрокаталитическая активность в реакции восстановления кислорода в щелочной среде (180 мА/см2) получена для электрода с активным слоем на основе CoТМФП. По данным ресурсных испытаний скорость поляризации электродов при воздействии циклической нагрузки зависит от количества образующегося в щелочной среде при катодной поляризации пероксид-иона. Литература 1. Самолетов О.В., Базанов М.И., Евсеев А.А., Петров А.В. и др. Электрохимические и электрокаталитические свойства β-октаброммезо-тетрафенилпорфирина и его μ-оксодимерного комплекса с железом // Изв. Вузов. Химия и хим. технология. – 2004. – Т. 47, вып. 10. – С. 21-23. 2. Джамбек О.А., Джамбек О.І., Макордей Ф.В., Ішков Ю.В. Особливості поведінки повітряних електродів на основі металопорфіринів в лужному розчині //Науковий вісник Чернівецького університету. – 2008. – Вип. 401.: Хімія. – С. 38-40. 170 УДК 556.014 ИССЛЕДОВАНИЕ МИГРАЦИИ СВИНЦА В ВОДАХ ЗОНЫ СЕВЕРНОЙ ТАЙГИ Дину М.И., ИВП РАН, г. Москва, Россия Природные воды являются многокомпонентными системами, поэтому определение отдельных форм элементов, связанных как с неорганическими, так и с органическими лигандами, представляют собой сложную аналитическую задачу. Гумусовые вещества (ГВ) являются определяющими в миграции ионов тяжелых металлов (ТМ). Связывая ионы в прочные и малотоксичные комплексы, высокомолекулярные природные органические вещества в значительной степени снижают токсическое действие поллютантов [2, 5]. Можно говорить о природном и техногенном источниках поступления тяжелых металлов в окружающую среду. Главным природным источником ТМ являются породы (магматические, осадочные). Техногенное рассеивание осуществляется разнообразными путями: за счет выбросов от черной и цветной металлургии, с/х деятельности. При описании опасных для окружающей среды металлов необходимо учитывать их деление на S-, р-, d- и f- элементы. Важной особенностью р–элементов является тот факт, что ни один из них не зарегистрирован в качестве природного элемента, имеющего глобальное экологическое значение, большинство определяют региональное или локальное состояние различных экологических сред [1,3,4]. Целью работы являлось рассмотрение форм нахождения саинца в водах зоны северной тайги. Эксперимент состоял из следующих этапов: 1. Выделение фракций гумусовых веществ (ГВ) с помощью щелочной вытяжки по методике Орлова Д.С. 2. Создание водных растворов ГВ со степенью ПО 2, 5, 6, 8 мгО/л, соответственно. 3. Исследование фракций с помощью ИК-спектрометра. 4. Исследование реакции комплексообразования данных фракций с ионами свинца, такими методами, как вольтамперометрические, титрометрические, фотоэлектрометрические. Результаты эксперимента показали различное поглощение с гумусовым веществом исследуемой зоны. Основные данные представлены в таблице 1. 171 Таблица 1 Степень поглощения ионов свинца (15 мкг) ГВ, % ПО мгО/л 2 4 6 8 Проба зоны тайги 47 55 70 80 Литература 1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.- М.: Высшая школа,1988 2. Веницианов Е.В., Кочарян А.Г. Тяжелые металлы в природных водах. – М.: ИВП РАН, 1994. – С. 299-326. 3. Гранина Л.З., Каллендер Е. Элементы круговорота железа и марганца в Байкале// Геохимия. №9. 2007. с. 999-1007 4. Ершова Е.Ю., Веницианов Е.В., Кочарян А.Г., Вульфсон Е.К. Тяжелые металлы в донных отложениях Куйбышевского водохранилища//Водные ресурсы. 1996. том 23. №1. 5. Жилин Д.М. Исследование реакционной способности и детоксических свойств ГК по отношению к соединениям ртути МГУ.- М. 1998 172 УДК 541.182.45 СОЗДАНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ПЕН Копыт Н. Н., Статина Л. А., Копыт Н. Х, Бондаренко Л. Р. Одесский национальный университет имени И. И. Мечникова, г. Одесса, Украина Задачи высокоэффективного использования энергоресурсов и тепла, в частности, является одной из главных задач промышленности народного хозяйства. Сейчас в эпоху глобального энергетического и финансового кризисов особо остро стоит вопрос энергосбережения. Одним из способов снижения расхода тепла является создание защитных покрытий на основе высокократных сотовых структур. Высокократные сотовые структуры, или другими словами пены – представляют собой дисперсную систему, состоящую из газа и твердой или жидкой среды, они являются хорошим теплоизолирующим материалом. Например, слой пенополиуритана толщиной 0,025 метра по теплоизоляционным свойствам эквивалентен слою кирпича толщиной 0,52 метра. Нами разработаны и исследованы высокократные сотовые структуры различных форм и конфигураций, способных значительно изменять тепло – и электрофизические свойства различных объектов, и показали хорошую работоспособность в широком интервале температур (от -500С до 5000С). В состав пен входят те или иные поверхностно-активные вещества, отвердители, вода и т.д. Начало и время отверждения регулируется количеством взятого отвердителя. За время затвердения дисперсность пены не изменяется. Воздушные 104 — 103 метра изолированы друг пузырьки в такой пене размером от друга перегородками толщиной 105 — 5 105 метра. Плотность затвердевшей пены 40 – 60 кг . м3 Разработанные сотовые структуры имеют высокую стабильность, стойки не только к широкому диапазону изменения температур, но и неблагоприятным метеоусловиям, и защищены рядом патентов Украины [1-3]. Отвержденная пена обладает высокой степенью адгезии, как к металлическим, так и к другого рода поверхностям. В случае необходимости легко удаляется с поверхности, не вызывает коррозию металлических частей и не загрязняет окружающую среду т.к. продукты ее разложения являются удобрениями. В случае необходимости сотовые структуры могут быть 173 окрашены в заданный цвет и могут быть их электрофизические свойства. С целью определения эффективности теплозащиты, экономного расхода материалов и уменьшения энергозатрат рассмотрен перенос энергии в теплопроводной и излучающей среде пенного слоя между бесконечными параллельными пластинами. В результате решения системы уравнений, учитывающих перенос энергии в пенном слое, получено аналитическое выражение для расчета достаточной толщины пенного покрытия в зависимости от конкретных условий поставленной задачи. Литература: 1. Бондаренко Л.Р., Статина Л.А, Копыт Н.Х. и др. //Декларационный патент №13 от 05.04.2006 года. 2. Бондаренко Л.Р., Статина Л.А, Копыт Н.Х. и др. // Декларационный патент №21 от 20.08.2007 года. 3. Бондаренко Л.Р., Статина Л.А, Копыт Н.Х. и др. // Декларационный патент №22 от 21.08.2007 года. 174 УДК 631.15:504.064.594.1 МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ ВЫБРОСАМИ СОЕДИНЕНИЙ СВИНЦА АВТОТРАНСПОРТОМ Копыт Н. Х., Стручаев А. И., *Савенко Г. И. Одесский национальный университет имени И.И. Мечникова, г. Одесса, Украина Одесский государственный медицинский университет, Одесса, Украина В крупных городах мощным источником загрязнения воздушного бассейна является автомобильный транспорт, выбрасывающий в биосферу высокотоксичные соединения свинца. Если учесть, что для улучшения качества бензина в него добавляют антидетонаторы – тетраэтилсвинец (CH3CH2)4Pb или тетраметилсвинец (CH3)4Рb, с выхлопными газами бензиновых двигателей в атмосферу ежегодно выбрасывается различных соединений свинца порядка 1% от массы всего сожженного бензина, а их концентрация в составе выхлопных газов карбюраторных двигателей часто превышает предельнодопустимые нормы в несколько раз. Присутствие в атмосфере соединений свинца в аэрозольном виде кроме всего способствует образованию фотохимического смога, выступающегот в роли гетерогенного катализатора для реакций продуктов сгорания или несгоревших углеводородов из карбюраторных и дизельных двигателей, плохо протекающих в газовой фазе в обычных условиях даже при интенсивном перемешиваниии их в транспортных потоках. Аэрозольные частицы свинца под действием солнечного света активизируют реакции с образованием большого числа вредных и опасных продуктов, с присутствующими в бензинах и, особенно в дизельном топливе, соединениями серы: сульфидами (R2–S), сульфоксидами (R2S=O), сульфонами R2–SO2), сульфеновыми (R2–SOH), сульфиновыми (R– SO2H) и сульфоновыми кислотами (R–SO3H). В связи с опасностью накопления свинца, как в природных объектах, так и в организме человека, для мониторинга поступлений рассеянного свинца в окружающую среду требуются точные и оперативные методы измерения. Этим требованиям, особенно при серийных определениях микроколичеств свинца и его токсичных соединений, отвечает сорбционно(спектро)-фотометрический метод. В работе на примере одного из наиболее токсичных тяжелых металлов - свинца (II) - представлены результаты использования метода 175 его сорбционного выделения из проб аэрозольных выбросов двигателей внутреннего сгорания с последующим фотометрическим определением с 1-(2-пиридилазо)- резорцином (ПАР). Определение соединений свинца (II) в выхлопных газах проводили по методике [1] с использованием активированных силикагелей СГ 100/250, СГ 40/100 и СГ 5/40. Наиболее высокая сорбция наблюдалась при рН 8,0 (продолжительность контакта – 60 мин, навеска сорбента 0,15 г, температура 20 0С, ионная сила раствора 0,1). Нижний предел определения концентрации свинца составлял 0,005 мкг/л, при ПДК соединений свинца (II) в воздухе примерно 0,01 мг/м3, что позволяло использовать метод для репрезентативного анализа небольших объемы выхлопных газов. Предлагаемая методика определения свинца в воздухе, содержащем выхлопные газы бензинового двигателя, отличается простотой, экспрессностью и высокой чувствительностью, что позволяет применять ее не только в стационарных, но и в мобильных лабораториях, контролирующих качество окружающей среды. Литература: 1. Malakhova N., G. Savenko, A. Stroutchayev. Determination and measurement Pb(II) in the aerosol pollution by spectrophotometer technique / N. Malakhova, G. Savenko, A. Stroutchayev // Analytical Russian-Germane-Ukraine Symposium (ARGUS’99), Odessa, Sept. 12 Odessa, Astroprint. - P. 64. 176 УДК 541.182.45 ВЛИЯНИЕ РАСТВОРЕННЫХ ГАЗОВ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИТАНА Копыт Н.Х., Садлий Т.П., Калинчак В.В., Милова Л.Г., Копыт Н.Н. Одесский национальный университет имени И.И. Мечникова, г. Одесса, Украина Исследование горения гетерогенных систем, состоящих из металлических частиц и окислителя, имеет большое значение для науки и многих отраслей современной техники. Правильная организация основных рабочих процессов при сжигании диспергированных металлов позволяет экономить природные энергетические ресурсы и получать энергию в таком виде, в каком она наиболее удобна для тех или иных целей. В настоящее время при изучении горения аэровзвеси учитывают влияние процессов происходящих при высокой температуре на поверхности частиц. Однако, многие металлы, используемые в металлургии, пиротехнике и ракетной технике, растворяют в себе в ощутимых количествах различные газы, которые изменяют физикохимические свойства, как самих металлов, так и их поверхностей. Среди таких металлов титан заслуживает особое внимание – он широко используется в промышленности, а диспергированный титан стал одним из важных компонентов твердых топлив. Нами были проведены качественные оценки скоростей горения и окисления частиц титана, как при относительно низких температурах (до 800К), так и при высоких (выше 920К). Для оценки влияния растворенных газов (водорода и азота) на предпламенные процессы, необходимо знать величину скорости диффузии в процессе растворения указанных газов в титане. Было проведено исследование кинетики растворения водорода в титане при различных парциальных давлениях водорода – (6,6; 13,2; 19,7; 26,4)·103Па при температуре 673К. Исследована кинетика растворения водорода в титане при различных температурах 523, 573, 623К, парциальное давление P=26,4· 103Па. Определены коэффициенты диффузии при растворении водорода и азота в дисперсном титане. Экспериментально изучено влияние различных весовых концентраций водорода и азота на предпламенные процессы, температуру воспламенения и период индукции дисперсного титана. Для низкотемпературного окисления титана получена следующая закономерность: ∆mi/mi = aτb, 177 где τ - время окисления, m - изменение массы титана за счет насыщения газом. С увеличением весового количества растворенного газа, как для водорода, так и для азота, показатель степени b уменьшается по сравнению с чистым титаном, что указывает на влияние растворенных газов на кинетику низкотемпературного окисления. При исследовании влияния растворенных азота и водорода на температуру воспламенения дисперсного титана установлено, что температура воспламенения при наличии газов увеличивается. Например, с водородом увеличение температуры может достигать 200о, а с азотом до 70о. При проведении экспериментальных исследований установлено, что происходит увеличение периода индукции частиц титана, за счет растворенных газов при воспламенении в окислительной среде. 178 УДК 621 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМ НА ТВЕРДООКСИДНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ Липилин А.С. Институт электрофизики УрО РАН, г. Екатеринбург, РФ, Все шире и шире твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) входят в жизнь человечества. Аналитики предсказывают, что в 2010 году на международном рынке будет продано энергосистем на ТОТЭ на сумму около 443 млн. $US. Безусловно, энергетика является одним из приоритетных направлений развития Общества, развития Государства. Созданная в прошлом веке централизованная система электрообеспечения исправно отслужила свой срок и в настоящее время уже не отвечает современным требованиям как ни по эффективности преобразования топлива, как ни по эффективности передачи электроэнергии, так и по экологии этого процесса. В этой ситуации наиболее разумной и целесообразной является планомерная замена централизованной системы системой распределенной энергетики. При этом использование в качестве генераторов электроэнергии электрохимических генераторов тока на твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ) позволяет существенно повысить энергосбережение и экономию топлива. ТОТЭ имеют высокий КПД прямого преобразования химической энергии топлива в электричество. Их КПД достигает 70%, а с учетом использования высокопотенциальной тепловой энергии – 90%. Разработку ТОТЭ в настоящее время нельзя представить без использования нанокомпонентов и нанотехнологий. В Институте электрофизики были разработаны технологии получения уникальных слабо агрегированных нанопорошков твердого электролита YSZ, используя лазерную абляцию, и оксидов никеля и меди для анодов и катодов, используя метод электровзрыва проволоки. Совершенно естественно, используя компоненты ТОТЭ в наноразмерном состоянии, мы ни только понижаем технологические энергозатраты, снижая температуру синтеза, припекания исключая технологию помола порошков, но и улучшаем основные потребительские свойства ТОТЭ. Разработка энергонапряженных энергосистем на ТОТЭ открывает новые сферы их применения. Заявлено о достижении удельной мощности 15 кВт/л. Проведенные испытания подтверждают 179 целесообразность использования таких энергосистем в диапазоне мощностей от единиц ватт до десятков мегаватт стационарного и мобильного применения. Энергосистемы на ТОТЭ хорошо вписываются для транспортного применения: воздушного, наземного, водного, подводного. Фирма Боинг разрабатывает вспомогательную энергосистему на ТОТЭ для «Боинг 7Е7», которая позволит экономить 70 % керосина в наземном состоянии и 40 % во время полета, что естественно приведет как к снижению шумности, так и к энергосбережению, и к улучшению экологии. 180 УДК 668.474:547.576 СТВОРЕННЯ ЕКОЛОГИЧНО ЧИСТОЇ ПРОМИСЛОВОЇ ТЕХНОЛОГІІ ВИРОБНИЦТВА ПРЕПАРАТІВ КОМПЛЕКСНОЇ ДІЇ ДЛЯ РІЗНИХ ГАЛУЗЕЙ СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА Мазуренко Е. А., Трунова Е. К., Роговцов А. А. Інститут загальної і неорганічної хімії імені В. І. Вернадського НАН України, м. Київ, Україна Підвищення врожаю сільськогосподарських культур, профілактика функціональних захворювань тварин, підвищення ступеню їх життєстійкості, збільшення виробництва продуктів харчування є актуальними світовими проблемами. На даний час ця проблема є також надзвичайно актуальною для України. На відміну від мікродобрив та кормових домішок, що традиційно застосовуються в сільському господарстві, діючим компонентом яких є тільки іон біологічно активного мікроелемента (залізо, цинк, мангум, мідь), а органічна частина сполук відіграє тільки транспорту роль, розроблені нами препарати містять в своєму складі як біологічно активний комплексон так і біологічно активні мікроелементи (залізо, мідь, кобальт, марганець, цинк та ін.). Застосований комплексон, що має в своєму складі природні фрагменти дікарбонових кислот (наприклад, янтарну, аспарагинову), при фотолізі в зеленому листі чи при метаболізмі в живому організмі розпадається на сім “незамінних” амінокислот. Все це обумовлює екологічну чистоту та нешкідливість препаратів. Вони нетоксичні (ЛД 6000 - 7000 мг/кг), не викликають побічних ускладнень, добре разчиняються в воді, підтримують необхідний елементний баланс в організмі. Вони повністью засвоюються живими організмами, не накопичуються в грунті та в організмі, не забруднюють оточуюче середовище. Виробництво препаратів економічно вигідне, тому що для їх синтезу застосовуються продукти багатотонажного промислового виробництва України. Випробування препаратів в сільскому господарстві показали їх високу ефективність: - в рослинництві злаки (пшениця, ячмінь, жито, овес, кукурудза та інш.), технічні (бавовник, соняшник, льон, конопель та інш.), кормові (люцерна, ріпак, бобові та інш.), городні культури 181 (томати, перець, баклажани, полуниця та інш.), фрукти (яблуки, персики, сливи, цитрусові та інш.), квіти та ін. при замочувані насіння (витрати - 8- 10 кг на тону насіння), оприскуванні (витрати 10 - 15 кг на гектар) чи внесенні в грунт (витрати - 30 - 50 кг на гектар) підвищується врожайність на 30-70%; крім того лікується хлороз рослин. В зв”язку зі збільшенням життєздатності рослин значно зменшується необхідність застосування гербіцидів (2 -3 раза); - в тваринництві (птахівництво, велика рогата худоба, свинарство, вівчарство, пушне звірівництво та ін.) застосування препаратів шляхом додатку їх в їжу в вигляді водних розчинів (25 - 75 мг/кг живої ваги) виліковує анемію, попереджує різні функціональні порушення, значно підвищує імунітет і поліпшує якість хутра та вовни. По ефективності дії, екологічній чистоті та низькій вартості запропоновані препарати значно перевершують відомі хелатомісткі препарати “ВУКСАЛ” (Германія), “СЕКВЕСТРЕН” (Швейцарія), “Антіхлоразін” та антианемічний препарат “Антіанімін” (Росія). Впровадження в практику сільського господарства України запропонованих препаратів, в значній мірі, дозволить виришити нагальну проблему підвищення врожайності та збільшення виробництва продуктів харчування оперативно, без суттєвих капітальних вкладень, в екологічно чистому варіанті. Препарати були перевірені в різних кліматичних зонах України. 182 УДК 669.295: 669.712 ЗАЩИТА ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛИ, ТИТАНА И ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ ОТ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОКИСЛЕНИЯ И ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЯ (ПОТЕРИ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ) ПРИ ИХ ТЕРМООБРАБОТКЕ. Мазуренко Е.А., Герасимчук А.И., Медведев А.М. Институт общей и неорганической химии имени В. И.Вернадского НАН Украины Термическая обработка изделий из железоуглеродистых, титана и цветных сплавов является основным методом улучшения их физических и механических свойств и широко применяется в промышленности. Однако главным недостатком существующих технологий термической обработки является высокотемпературное окисление цветных и железоуглеродистых сплавов, образование окалины и обезуглероживание поверхности, что заставляет применять дорогостоящие методы защиты поверхности при термообработке, такие как нанесение защитных эмалей, создание при нагреве инертной атмосферы или вакуума и вызывает необходимость применения последующих трудоемких и экологически вредных очистных операций. Предлагается новый метод защиты железоуглеродистых и цветных сплавов непосредственно в процессе термической обработки от окалинообразования, окисления, обезуглероживания и потери легирующих компонентов сплавов путем создания на их поверхности барьерного защитного неконструкционного слоя, формируемого в газовой фазе, который резко замедляет диффузию кислорода к поверхности термообрабатываемых деталей. Сущность процесса. Комплекс помещается в печь в виде порошка и при температуре 180-2000С, возгоняется, переходя в газовую фазу заполняет объем печи. При 350-4500С происходит термодеструкция (разложение) комплекса с образованием твердой фазы оксид/карбида металла, паров воды и углекислого газа. Твердая фаза в виде технологического (неконструкционного) покрытия садится на нагретую поверхность деталей, осущнствляя их защиту от высокотемпературной коррозии, обезуглероживания и потери легирующих элементов. Защитное покрытие формируют в печах резистивного нагрева шахтного или камерного типа с воздушной атмосферой 183 непосредственно во время термической обработки без изменения принятых режимов термообработки. Особенно эффективным предлагаемый метод является в случае защиты от окисления и обезуглероживания любых пружин, резьб, внутренних полостей пресс-форм, трущихся поверхностей, валов, шпинделей, проволоки и т.д. Обработанная поверхность готова для нанесения гальванических и химических покрытий, а также для горячего оцинкования и алитирования без дополнительной подготовки. При закалке в масле на поверхности обработанных деталей образуется оксидная черная пленка (аналогично защитным покрытиям при химическом оксидировании) с повышенной коррозионной стойкостью в воздушной атмосфере. Предлагаемый метод не может быть использован в проходных, туннельных и факельных печах открытого типа. Возможно применение в печах указанного типа при загрузке деталей в герметичных коробах. Разработанный процесс обеспечивает: - предотвращение образования окалины; - резкое снижение глубины окисленного приповерхностного слоя; - резкое снижение толщины обезуглероженного слоя; - снижение потери легирующих компонентов; - сохранение геометрии и размерной точности изделия. Процесс позволяет устранить: - очистные операции после термообработки (дробеструйная и абразивная обработка, голтовка, травление); - применение безокислительного нагрева (вакуум, инертная атмосфера, соляные ванны); - брак изделий, вызванный недостаточной чистотой поверхности в труднодоступных внутренних полостях, карманах. Процесс является экологически чистым. Процесс не требует применения дополнительного технологического и вентиляционного оборудования. Процесс является дешевым. Расход реактивной композиции, загружаемой в печь при термообработке, находится в пределах 10 - 15 грамм на 1 м3 пространства печи. Разработанная технология успешно испытана в авиакосмической промышленности, станко- и машиностроении (Ташкентский завод, КИАПО, КМЗ им.О.Антонова, КБ Ильюшина, КБ "МИГ", Мелитопольский моторный завод, Курганский и Харцизский арматурные заводы, Киевский станкозавод, Одесский завод радиально-сверлильных станков, комбинаты Запорожсталь, Днепроспецсталь, Ижсталь и др.). 184 185 УДК 541.135 ЕЛЕКТРОЛІТ ТА КАТАЛІЗАТОРИ ТВЕРДООКИДНОГО ПАЛИВНОГО ЕЛЕМЕНТУ *Макордей Ф.В., *Баклан В.Ю., *Колесникова І.П., *Щадних Н.М., **Михайленко В.Г., **Васильєв О.Д. * Одеський национальный університет, м. Одеса, Украина; ** ХДУХТ, м. Харків, Україна; **ІПМ імені І. Францевича НАН України, м. Київ, Україна Твердооксидні паливні елементи (ТOПЕ) по міжнародній термінології – SOFC (Solid Oxide Fuel Cells), ефективні тим, що в якості палива придатний не тільки водень, але й продукти риформінгу газових та рідинних вуглеводневих палив, а саме - проблема використання ТОПЕ для виробництва енергії базується на можливості використання дешевих вуглеводів. Робоча tº, що забезпечує необхідну швидкість електрохімічних реакцій та високу провідність твердого електроліту, складає 750-10000С. До каталізаторів електрохімічних процесів при таких tº пред’являються вимоги хімічної та корозійної стабільності при наявності високої електрохімічної активності. Самим стійким твердим електролітом в цих елементах є двооксид цирконію, легований 5-10 ат. % оксидами ітрію чи скандію або на основі трійних оксидів з рідкоземельними металами – церієм, гадолінієм, танталом. Двооксид цирконію одержували із збагаченої руди Вільногірського гірно-металургійного комбінату методом хімічного осадження. Для досліджених в лабораторії твердих електролітів ZrO2-Y2O3 (10YSZ), ZrO2-Sc2O3 (10ScSZ) та ZrO2-Sc2O3CeO2 (10Sc1CeSZ) використовували катод - La0,5Sr0,5MnO3 та анод – NiO-ZrO2. У якості катодних каталізаторів досліджені срібло, оксиди заліза, складні оксиди типу перовскитів. Срібло, платина та паладій, які є високоактивними каталізаторами реакції іонізації кисню, мають недостатню стабільність по причині випаровування цих металів при високих температурах. Синтез проводиться при високих температурах (800-1000о С), що забезпечує достатньо високу активність та стабільність при роботі елементу. До сполук, які широко використовуються в ТОПЕ, відносяться La0,5Sr0,5MnO3. Синтез цього перовскиту проводився з суміші розчинів нітратів лантану, стронцію та марганцю, взятих у визначеному співвідношенні. В суміш розчинів додавали яблучну кислоту у молярному співвідношенні 3:2 ( для утворення комплексних сполук у вигляді гомогенної фази). Суміш висушується при перемішуванні та витримується при 300 oС для розкладу органічної складової. 186 Отриманий матеріал подрібнюють та витримують при 800o С (6 год) та 900o С (6 год) для формування перовскитної фази та для виявлення стабільності фази при 1200 oС (1 год). Анод NiO-ZrO2 виготовлявся трьома способами: Ni2O3 + TOE; Ni(NO3)2 + TOE; Ni(COOH)2 + TOE, де ТОЕ – оксид цирконію, легований оксидом ітрію або скандію в співвідношенні із сполуками нікелю 1:1 з послідуючим спіканням при 1000оС. Важливою проблемою ТОПЕ є розробка технологій нанесення катодних та анодних каталізаторів на твердий електроліт, який має високу щільність та повну відсутність поруватості. Для отримання достатньо високих струмових характеристик необхідно створити щільний контакт у системі електроліт-каталізатор, максимально продовжену межу трьох фаз (O-катод-електроліт та H-анод-електроліт), оптимальну пористість каталітично активного шару, стабільність структури у часі, а також високопровідний струмовідвод. 187 УДК 541.136 РОЗРОБКА КАТАЛІЗАТОРА РЕАКЦІЇ ЕЛЕКТРОВІДНОВЛЕННЯ КИСНЮ НА ОСНОВІ СКЛАДНИХ ОКСИДІВ Макордей Ф. В., Умiнський М. В., Колесникова I. П., Колесников А. В., Щадних Н. М Одеський нацiональний унiверситет iмені I.I. Мечникова м. Одеса, Україна Оксидні каталізатори типу перовскитів використовуються для виготовлення катодів високотемпературних паливних елементів, які працюють при температурах 800-1000 С. У якості палива такі джерела струму використовують дешеві вуглеводні, які часто входять до складу викидів підприємств. Конструктивно такі джерела струму складаються з твердих анодів, катодів та твердого іонопровідного електроліту між ними. Всі складові створюються з оксидів металів різного складу та властивостей. Каталізатор катоду, на якому відбувається електровідновлення кисню є переважно складним оксидом та не утримує дорогоцінних металів. Катод паливних елементів повинен мати цілий комплекс властивостей, як от: хімічну стабільність на повітрі (кисні), фазову стабільність в широкому інтервалі температур (до 1000 С), хімічну інертність за відношенням до електроліту та струмовідводам. Але основною його характеристикою є достатньо висока активність у реакції електровідновлення кисню. Певну увагу у цьому напрямку привертають складні оксиди з додаванням оксидів заліза, які мають змішану електронну та йонну провідність. Метою розробки є створення складного оксиду, до складу якого входить залізо, стронцій та кобальт в різних їх співвідношеннях. Досліджено їх електрофізичні та електрохімічні властивості. Перовскітні сполуки SrFexCo(1-x)O3 отримували з азотнокислих солей відповідних металів у співвідношеннях SrFe(0,3-0,7)Co(0,7-0,3)O3. Перовскіти такого складу формувалися при 800-1000 С. Дослідження сполук рентгенофазовим аналізом свідчать, що при відпаленні системи утворюються SrO, Fe2O3, Fe3O4, CoO – прості оксиди та перовскитні сполуки SrFeO3, SrCoO3 з постійними кристалічних граток 3,521 Å та 3,654 Å відповідно. Встановлено, що максимальна кількість перовскитів утворюється в оксидній системі з наступним співвідношенням металів – SrFe0,6Co0,4O3. Максимальну електропровідність мають сполуки з таким же співвідношенням 188 металів (2,15 · 10-2 См·Ом -1). Проведене дослідження електрохімічної активності у модельних умовах на повітрі у 30 % КОН при кімнатній температурі. Для випробувань готували елемент Zn-повітряний катод з виготовлених зразків. Розрядні характеристики елементів визначались знятою ємністю до напруги 1 В. Показано, що катод, виготовлений з наведеної оксидної системи, може забезпечувати щільність струму 100 мА/см2 при поляризації 0,2 В. Величина електрорушійної сили джерела струму з Zn-анодом та виготовленим катодом на основі перовскіту складає 1,78 В проти 1, 46 В для стандарної марганець-цинкової системи. 189 УДК 542.924:541.127:546.26 ЗАКРЕПЛЕННЫЕ МЕТАЛЛОКОМПЛЕКСНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ОЗОНА Ракитская Т. Л, Раскола Л. А., Труба А. С., ОНУ имени И. И. Мечникова, г. Одесса, Украина Эннан А.А. ФХИ ЗОСиЧ МОН и НАН Украины, г. Одесса, Украина Озон относится к токсичным газообразным веществам, предельно-допустимая концентрация которого для рабочей зоны составляет 0,1 мг/м3. Актуальным является вопрос разработки высокоактивных катализаторов очистки воздуха, среди которых перспективными являются закрепленные на различных носителях комплексные соединения металлов переменной валентности [1, 2 ]. В работе представлены результаты исследования кинетики разложения озона ацидокомплексами Cu(II), Co(II) и Mn(II), закрепленными методом импрегнирования на различных носителях (SiO2, АУ, углеродные волокнистые материалы – УВМ, клиноптилолите – Кл, базальтовом туфе – БТ, трепеле – ТП). Методами РФА, термогравиметрии, ИК-, УФ-видимой спектроскопии, адсорбции ионов металлов изучен механизм формирования катализатора на внутренней и внешней поверхности исходных и кислотноСО3, мг/м3 модифицированных 100 носителей, что позволяет 1 осуществлять 80 4 целенаправленный выбор 60 носителя и состав 2 5 катализатора на основе 40 3 ацидокомплексов 3dметаллов. На рисунке 20 представлены результаты исследования кинетики 0 0 300 600 900 1200 1500 разложения озона , мин ацидокомплексами MCl2, Рис. Кинетика разложения озона закрепленными на катализаторами MCl2/П-Кл – M: 1 – Cu(ІІ); природном (П-Кл) и 2 - Co(ІІ); 3 – Mn(ІІ); 4 - CuCl2/Н-Кл -4 3 модифицированном 3М (СMCl2 = 2,4∙10 моль/г; СО3 = 100 мг/м , HNO3 в течение одного Т = 293 К) часа при 373 К 190 клиноптилолите (Н-Кл (1)). Видно, что активность катализатора MCl2/П-Кл растет в ряду Cu(II) Co(II) Mn(II) (кривые 1-3); незначительное повышение активности меди(II) происходит за счет кислотного модифицирования клиноптилолита (CuCl2/Н-Кл) (кривая 4). При взаимодействии MnCl2/П-Кл с озоном формируются оксиды марганца, вероятнее всего Mn2O3 и MnO2, обеспечивающие вторичный каталитический эффект и разложение озона в стационарном режиме (кривая 5). Рассматриваются примеры применения катализаторов в облегченных респираторах типа „Снежок” и малогабаритных установках очистки воздуха от озона. 1. Каталитическое разложение озона металлокомплексными соединениями / Т.Л. Ракитская, А.А. Эннан, Л.А. Раскола, А.Ю. Бандурко // Изв. высш. учеб. завед. Химия и хим. технология. – 1999. – Т. 42, вып. 4. – С. 3-18. 2. Ракитская Т.Л., Эннан А.А. Экологический катализ: теория и практика // Вісн. Одес. нац. ун-ту. Хімія. – 2003. – Т. 8, вип. 3-4. – С. 26-40. 191 УДК 54.128.13:541.124:542.943.7:546.262.3-31:546.92’284 ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ АЛЮМОСИЛИКАТОВ УКРАИНЫ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ НОВЫХ МЕТАЛЛОКОМПЛЕКСНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ГАЗООБРАЗНЫХ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ Ракитская Т. Л., Киосе Т. А., Волкова В.Я., Эннан А. А., ОНУ имени И. И. Мечникова, г. Одесса, Украина ФХИ ЗОСиЧ МОН и НАН Украины, г. Одесса, Украина Известно применение металлокомплексных катализаторов для очистки воздуха от токсичных газообразных веществ (СО, О3, РН3 и SO2) при температуре окружающей среды. Активность и стабильность таких катализаторов существенно зависит от природы носителя. Впервые показана перспективность использования в качестве доступных и дешевых носителей металлокомплексных катализаторов – природных алюмосиликатов различного происхождения: каркасных – клиноптилолит (CLI), морденит(MOR), слоистых с расширяющейся решеткой – монтмориллонит (Mont) и дисперсных – трепел (ПТ), а также полиминерального базальтового туфа (БТ), содержащего CLI, MOR, Mont, α-SіО2 и другие фазы. Обоснованный выбор носителя усложняется переменным составом природных сорбентов и множеством факторов, влияющих на активность металлокомплексных катализаторов. По нашему ст, % 100 мнению, помимо компонентного состава катализатора, к наиболее 75 важным факторам относятся: цеолитная структура (топология 50 цеолитного каркаса; 25 геометрические размеры входных окон, каналов); 0 соотношение nSi/nAl; условия 1 2 3 4 5 6 7 Рис. Влияние природы носителя на сорбции ионов переходных активность Pd(II)-Cu(II) – металлов; форма их нахождения; катализатора в реакции окисления топографические места монооксида углерода кислородом: 1 – n+ локализации М и возможность Н-Mont-6; 2 – Н-БТ(1)-6; 3 – Н-БТ(1)*-6; 4 – ПТ; 5 – Них координации с другими БТ(2)-6; 6 – Н-MOR-6; 7 – Н-CLI-6 (ССО лигандами; кислотные свойства 3; Т = 293 К) = 300 мг/м цеолитов; возможность доступа других реагентов, например, газообразных молекул, к местам локализации иона Мn+; наличие других катионов и анионов, влияющих не только на локализацию ионов Мn+ и их координационное окружение, но и на подвижность 192 ионов вообще и ионов водорода, в особенности. Нанесенные металлокомплексные катализаторы исследованы методами РФА, ИК-, УФ-видимой спектроскопии, ЭПР, термогравиметрии, термопрограмированной десорбции аммиака, газовой хроматографии. Образцы катализатора тестированы кинетическим методом в реакциях низкотемпературного окисления СО, SO2 и разложения О3. Детальные исследования кинетики перечисленных реакций позволили оптимизировать составы катализаторов, выявить влияние природы носителя и способов его предварительного модифицирования на степень очистки воздуха. На рисунке показан пример изменения активности сложных каталитических систем окисления СО кислородом включающих ацидокомплексы Pd(II), Cu(II) и алюмосиликаты: кислотно-модифицированные образцы базальтового туфа с разных месторождений Н-БТ(1)-6, Н-БТ(1)*-6, Н-БТ(2)-6, а также Н-CLI-6, Н-MOR-6, H-Mont-6, ПТ. Разработаны технические условия на катализатор (ТУ У 24.6-02071091-001:2008), обеспечивающий очистку воздуха от СО ниже ПДК в облегченных средствах защиты органов дыхания. 193 УДК 622.691.24 СООРУЖЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ НЕФТЕ- И ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ Хрущов Д. П., Институт геологических наук НАН Украины, г. Киев, Украина Чабанович Л. Б., ОАО «Укргазпроект», г. Киев, Украина Николаенко В. И., ОАО «Укрнефтехимпроект», г. Киев, Украина В настоящее время считается общепризнанным, что надежное функционирование нефте- и газотранспортных систем должно обеспечиваться парками подземных хранилищ (ПХ) припромышленного (в начале транспортных продуктопроводов), транспортного (на протяжении магистралей) и модуляционного (при крупных объектах-потребителях) назначения. Целью настоящей публикации является изложение научно-технических принципов сооружения и эксплуатации ПХ энергетического сырья (нефти, газа) и другого назначения в каменной соли. В основу этой разработки положен опыт нескольких десятилетий научно-исследовательских работ, проектирования и реализации проектов указанного направления, накопленный межведомственным научно-техническим коллективом, включающим ОАО «Укргазпроект» (прежде – институт «Союзгазпроект»), Институт геологических наук НАН Украины, Укр НИИПК «Нефтехим» и другие организации. Этот опыт был осуществлен в строительстве хранилищ различного назначения (преимущественно газа, нефти, нефтепродуктов, а также гелия, опасных отходов и др.) на территориях республик СССР в том числе в Украине, затем – стран СНГ, а также ряда объектов в странах дальнего зарубежья. Мировой опыт включает также создание воздушных и газовых аккумуляторов, камер захоронения радиоактивных отходов и т.д. Хранилища рассмотренных типов создаются в основном методом подземного выщелачивания (известны также примеры применения метода камуфлетного взрыва, в том числе ядерного). Техническая и экологическая безопасность хранилищ любого назначения обеспечивается изначально путем выбора геологической среды (объемов соляного массива и др.) на основе специально разработанного комплекса критериев, которые в конечном счете 194 должны удовлетворять техническим требованиям, предъявляемым к данному типу хранилища. Проектирование и сооружение подземного комплекса хранилищ включает следующие этапы и задачи: выбор участков и интервалов для заложения емкости; расчет регламентов создания каверн; осуществление технологических процессов строительства; обустройство подземного комплекса; решение проблемы удаления строительных рассолов; обозначение технологий эксплуатации хранилища. В Украине актуальность создания парков ПХ определяется прежде всего необходимостью повышения эффективности работы транзитных нефте- и газопроводов, техническими нуждами нефте- и газоперерабатывающих предприятий, а также потребностью создания стратегического запаса нефти- и нефтепродуктов. В перспективе для удовлетворения нужд энергетики и других отраслей народного хозяйства обозначается создание камер воздушно-аккумулирующих газовых электростанций, емкостей для гелия, химических продуктов, токсических отходов и др. На территории Украины имеется пять обширных регионов развития соленосных формаций. В пределах этих регионов в связи с перечисленными выше задачами намечен ряд перспективных участков для размещения ПХ различного назначения. 195 УДК 664.864 СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА АГАРА ИЗ ШТОРМОВЫХ ВЫБРОСОВ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЙ АНФЕЛЬЦИИ Цыбульская О.Н., Юдаков А.А., Институт химии ДВО РАН, г. Владивосток, Россия В современных условиях дефицита энергетических ресурсов все более остро ставятся вопросы рационального использования энергии, что является особенно актуальным для энергоемких технологических процессов. Производство агара, в особенности, из штормовых выбросов тихоокеанской анфельции, - это технологический процесс требующий значительного количества энергоресурсов. С целью снижения непроизводительных энергозатрат, повышения эффективности работы технологического оборудования, получения агара высокого качества в технологический цикл получения агара тепловым методом были введены новые операции с учетом особенностей местного сырья. В качестве исходного сырья использовались штормовые выбросы в бухтах Перевозная и Баклан Хасанского района Приморского края. Исходное сырье подготавливалось двумя способами: промывкой анфельции в пресной воде с целью опреснения и освобождения от механических и органических примесей, илистых составляющих, известковых обрастаний и последующее замачивание промытой анфельции в известковом молоке, а также дроблением талломов (веточек) сухой анфельции, что открывает доступ варочного раствора к внутренним тканям, в результате, ускоряет процесс и увеличивает процент выхода агара. Дробленная анфельция не требует предварительного замачивания в известковом молоке перед варкой. Подготовленное сырье после замачивания загружается в варочный реактор в смеси с дробленым в соотношении дробленой и промытой недробленой анфельции 1:4 по массе. Это позволяет повысить насыпную плотность сырья и увеличить коэффициент загрузки реактора на этапе варки. В данный технологический цикл введена новая операция пропаривание, т.е. обработка сырья, загруженного в пустой реактор, перед варкой острым паром с последующим сливом образующегося конденсата, что способствует освобождению от низкомолекулярных фракций агара, снижению зольности и, как следствие, повышению качества сухого агара. После чего осуществляют трехкратное 196 экстрагирование. Использование предварительно подготовленного сырья позволяет наиболее полно извлечь из водорослей агар, т.е. произвести три этапа процесса варки с высоким коэффициентом эффективности. В данной технологической схеме применяется операция отжима с последующей сушкой отжатых пластин. Операцию дробления пластин агара производили двухстадийно на специально разработанном оборудовании. Таким образом, проведение технологического процесса получения агара из дальневосточной анфельции по разработанной схеме позволяет эффективно перерабатывать штормовые выбросы, сохраняя при этом естественные поля анфельции. Введение новых операций на стадии подготовки сырья увеличивает производительность оборудования. Использование специально разработанного оборудования для измельчения агара снижает воздействие на человека вредных производственных факторов. Получаемый порошковый агар отвечает требованиям ГОСТ 162802001 и по основным параметрам соответствует импортным аналогам. 197 УДК 661.872 РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ ЖЕЛЕЗА Фролова Л.А., Верещак В.Г., Колодяжный А.Т. ГВУЗ «Украинский государственный химико-технологический университет» Анализ некоторых производств химической, химикометаллургической и металургической промышленности показаол , что потребности Украины в железнооксидных пигментах могут быть обеспечен за счет переработки железосодержащих отходов этих производств. Как правило эти отходы представляют собой кислые водные растворы содержащие катион железа. К числу предприятий, являющихся крупнотонажным источникоми отходов железосодерхащих растворов, можно отнести травильные растворы , которые образуются в больших количесвах в металлургическом производстве «черного» проката. В настоящий момент эти растворы утилизируется с получением сульфата железа (ІІ), который не находит широкого использования в промышленности, что приводит к его накоплению в большом количестве. На основе этого сырья нами разработана технология получения железосооксидных пигментов различной цветовой гаммы, котрые имеют низкую себестоимость и могут широко применяться в лакокрасочной промышленности. Для получения пигментов различной цветовой гаммы из травильных растворов прокатного производства нами предложен способ, в котором двухвалентное железо осаждается в виде гидроксида растворм щелочи. Образующийся FeOH 2 окисляют кислородом воздуха, подаваемого через барботер. Из сборников суспензию подают на автоматический камерный фильтр-пресс, на котором осуществляют фильтрование, отмывку от ионов SO42 , отжим, просушку и выгрузку. После фильтрования пигмент в виде пасты с влажностью 505 % ленточным транспортером подается в барабанную сушилку и далее на прокалку. Цвет и оттенки пигмента варьировались за счет добавления в исходные растворы солей растворимых соединений фотохромных металлов. Было изучено влияние природы осадителя, соотношения реагентов «соль:осадитель», количества красящей добавки , порядка осаждения и температуры прокаливавния на технологические и цветовые свойства пигментов. 198 Установлено, что при совместном осажднии железа и катиона красящей добавки образуются сложные гидроксокомплексные содинения , которые при дальнейших процессах термообработки (синтеза) спообствуют более равномерному рспределию красящего катиона в матрице оксида железа. Показано, что методом соосаждения из травильных рвстворов можно получать пигменты различной цветовой гаммы и дисперсности при более низких температурах синтеза с высокими технологическими показателями. Предложенная технология получения железооксидных пигментов из травильных растворов металлургического производства внедрятся на одном из предприятий отрасли. 199 УДК 628.143.23 РЕСУРСОЗБЕРІГАЮЧІ ТЕХНОЛОГІЇ ВОДОКОРИСТУВАННЯ В ЕНЕРГЕТИЦІ ТА ПРОМИСЛОВОСТІ Шаблій Т.О., Гомеля М.Д. Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, м. Київ, Україна До найбільш простих та дешевих методів пом’якшення води відноситься реагентний метод. Найбільш поширеними реагентами, що використовуються для пом'якшення води, є луг, сода та вапно. Проте дані реагенти дозволяють знизити жорсткість води лише до 1,2–2,0 мг-екв/дм3, а інколи до 3,8–4,2 мг-екв/дм3. У зв’язку із цим метою роботи було визначення впливу різних реагентів на ефективність реагентного пом’якшення води, оцінка впливу гідроксоалюмінату натрію на глибину реагентного пом’якшення води, створення високоефективного процесу пом’якшення та очищення природних вод з підвищеною жорскістю. В роботі при дослідженні процесів реагентного пом’якшення води використовували луг, соду, вапно, фосфат та гідроксоалюмінат натрію. Як водне середовище використовували води із підвищеною жорсткістю: севастопольську водопровідну воду, воду з р. Сіверський Донець (м. Сєвєродонецьк), з Ісаківського водосховища (м. Алчевськ). Кращі результати при пом’якшенні севастопольської водопровідної води отримано при використанні лугу та соди. В даному випадку було досягнуто ступеню пом’якшення (Z) на рівні 80– 85 % при доведенні рН до 10,5 та 11,0. Нижчі результати отримано при застосуванні вапна. Для підвищення ефективності пом’якшення в воду, крім вище приведених реагентів, при різних рН добавляли фосфат та гідроксоалюмінат натрію. В даному випадку було відмічено значне зростання ефективності пом’якшення води (Z=92-98 %), не дивлячись на відносно невеликі дози реагентів. Значно складніше пом’якшувати мінералізовані сульфатнонатрієві води з високою жорсткістю, до яких можна віднести воду з р. Сіверський Донець (м. Сєвєродонецьк) та воду з Ісаковського водосховища (м. Алчевськ). При пом’якшенні води з Сіверського Донця вапном навіть при рН=10,5 залишкова жорсткість води складала 4,8 мг-екв/дм3 (Z=34,2 %). Використання соди наряду з вапном дозволило знизити жорсткість води лише до 3,0 мг-екв/дм3 навіть при дозі соди 10 мг- 200 екв/дм3. Використання фосфату натрію було також неефективним. Лише при дозах 10 та 15 мг-екв/дм3 було досягнуто зниження жорсткості відповідно до 1,8 та 1,0 мг-екв/дм3. При цьому відбувалося ефективне освітлення води. Значно ефективніше пом’якшується вода при застосуванні гідроксоалюмінату натрію. При дозі 2,0 мг-екв/дм3 при рН=10,0 та 4,0 мг-екв/дм3 при рН=9,0 було досягнуто зниження жорсткості до 0,3 мг-екв/дм3 (Z=95,9%). Ефективним було використання гідроксоалюмінату натрію і для пом’якшення мінералізованої води з Ісаківського водосховища вапном. Кращі результати отримано при рН=10,5. При цьому було досягнуто значного підвищення ефективності пом’якшення води при зниженні залишкових концентрацій іонів алюмінію у воді. Таким чином, в роботі вивчено процеси пом’якшення вод з високим рівнем жорсткості і показано, що карбонатно-кальцієві води краще пом’якшуються в порівнянні із сульфатно-натрієвими. Встановлено, що алюмінат натрію забезпечує зниження залишкової жорсткості води до 0,2–0,7 мг-екв/дм3 при застосуванні в дозах 1,0–4,0 мг-екв/дм3 при пом’якшенні її лугом, вапном або содою незалежно від характеристик вихідної води. 201 202