IT-Reviews    

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ АСПИРАЦИОННОЙ ПЫЛИ

Рекомендуем: Типы датчиков износа тормозных колодок и принцип их работы
Источник:
Прошкин А.В. Тинькова С.М. Набиулин А.Б. Статья в формате PDF 255 KB

Выбор наиболее эффективных путей утилизации отходов современного металлургического производства требует наличия информации об их физико-механических свойствах. В работе представлены результаты исследований свойств аспирационной пыли, образующейся при производстве анодов для получения первичного алюминия ‒ с целью определения условий ее возможной утилизации. В настоящее время основная часть аспирационной пыли подлежит захоронению, что сопровождается значительными финансовыми затратами.

Образование отходов алюминиевого производства наносит ущерб окружающей среде. Поиск путей возможного их полезного использования является актуальной задачей способной решить экологические проблемы. Она представляет собой мелкодисперсную фракцию, уловленную фильтрами. Аспирационная пыль формируется при подготовке углеродного сырья для производства обожженных анодов в специфических условиях высокотемпературной полувосстановительной среды и наличия фторсодержащих компонентов, появляющихся в результате добавления в шихту огарков отработанных анодов.

Известны направления использования подобного рода углеродсодержащих отходов:

- производство строительных материалов (получение портландцементного клинкера [1, 2] с заменой традиционно используемых минерализаторов на основе плавикового шпата на отходы и промпродукты алюминиевого производства);

- применение в качестве окускованного науглероживателя при выпуске стали из конвертора;

- использование в качестве вторичного энергоресурса;

- использование в качестве восстановителя в производстве технического кремния.

Следует отметить специфику всех вышеуказанных направлений применения отходов -высокотемпературные условия, а также использование материалов в окускованном виде.

В настоящее время изучены промышленные пыли энергетики, черной и цветной металлургии, химической промышленности, промышленности строительных материалов, пищевой промышленности и т.д. [3, 4]. Однако сведений по свойствам отходов производства анодов в литературных источниках явно недостаточно. В данной работе представлены результаты комплексного исследования аспирационной пыли - отхода производства анодной массы на одном из отечественных алюминиевых заводов.

Рентгенограмма исследования вещественного состава аспирационной пыли, образующейся при производстве анодной и подовой массы, показала, что состав пыли представлен преимущественно углеродом, с наличием аморфной фазы углерода, криолита Na3AlF6 и корунда AlO Содержание углерода в виде графита составляло 82,9 %, а содержание прочих элементов, входящих непосредственно в состав пыли, достигало соответственно: О - 2,62 %, Al - 4,42 %, Na - 3,76 %, F - 6,22 %.

Рентгеноспектральный анализ позволил уточнить количественный состав вещества, показано, что содержание аморфного углерода составило более 10 %. Кроме того, в аспирационной пыли обнаружены сера и фосфор в концентрациях менее 1 %.

Микроскопический анализ с помощью микроскопа марки Observer D1.m. показал, что аспирационная пыль состоит из конгломератов различных форм, размеры которых лежат в диапазоне от 0,2 до 22 мкм. Значение удельной поверхности аспирационной пыли определенное методом Брюнера-Эммета-Теллера (BET) составило 3,0 м2/г.

Для определения коэффициентов температуро- и теплопроводности аспирационной пыли использован метод лазерной вспышки [3]. Исследования проводились на неуплотненных образцах пыли в специальной кювете без доступа кислорода. Полученные в результате опытов значения коэффициентов теплопроводности материалов при нагреве менялись в пределах от 0,14 до 0,086 Вт/(м·К) и от 0,196 до 0,171 с последующим увеличением до 0,180 Вт/(м·К). Коэффициент температуропроводности изменялся в пределах от 0,24 до 0,17 м2/с и уменьшался с увеличением температуры.

Возможность смачивания аспирационной пыли силикатом натрия оценивалась методом лежащей капли, обеспечивающим оптическое определение краевого угла смачивания на локальном участке поверхности аспирационной пыли. Выбор силиката натрия обусловлен широким применением его в качестве связующего. Выявлено, что касательная к поверхности капли находилась под углом более 100 градусов, что свидетельствовало о плохом смачивании аспирационной пыли щелочным связующим.

Поведение пыли при нагреве изучалось на термоанализаторе Simultaneous DSC-TGA Q Series TM, позволяющем одновременно проводить термогравиметрический (ТГ) и дифференциальный сканирующий калориметрический (ДСК) анализ, что обеспечивало повышенную продуктивность и существенное снижение экспериментальной погрешности и погрешности пробоотбора. Образец нагревался от температуры 25 до 1000 °C без доступа кислорода. Исследования показали, что, начиная с температуры 420 °C, происходило выделение промежуточных летучих продуктов (формальдегида, ацетальдегида, этаноловой кислоты), масса которых составляла ~1,5 % от общей массы пыли. Наиболее сильное изменение массы пыли начиналось с температуры 510 °C. При дальнейшем нагреве происходило резкое уменьшение массы и значительное выделение энергии, что свидетельствовало о протекании процесса горения пыли, который заканчивался при температуре около 850 °C. Остаточное содержание не прореагировавшей массы аспирационной пыли составило 7,935 %.

Полученные данные свидетельствуют о том, что вещественный состав пыли представлен преимущественно кристаллическим и аморфным углеродом, составляющими в сумме 92 %, остальная масса состоит из криолита и корунда (8 %). Именно наличие большого содержания углерода и определяет промышленную ценность аспирационной пыли. Очевидно, что наличие криолита объясняется присутствием в шихте огарков анодов с высоким содержанием компонентов электролита, а присутствие аморфного углерода, вероятно, можно объяснить протеканием реакции Будуара:

2CO = C + CO2.

В результате этой реакции образуется аморфный углерод, в значительной мере определяющий свойства пыли. Этим объясняется высокое значение краевого угла смачивания, что затруднит эффективную конгломерацию данного мелкодисперсного (от 0,2 до 22 мкм) материала, необходимую для его утилизации по вышеуказанным направлениям.

В целом материал характеризуется высокой термической стойкостью вплоть до 500 °С. При дальнейшем нагревании в окислительных условиях наблюдается процесс горения с выделением на первоначальной стадии небольшого количества промежуточных продуктов, таких как формальдегид, ацетальдегид, этаноловая кислота и сернистый ангидрид. Низкое количество летучих горючих веществ, малая величина удельной поверхности будут затруднять использование аспирационной пыли в качестве вторичного энергоресурса. Другим ограничением применения аспирационной пыли может являться наличие в составе пыли серы, фтора, фосфора и железа. В частности, наличие серы и фтора могут ограничивать применение пыли при производстве технического кремния.

Выводы

1. Вещественный состав аспирационной пыли представлен преимущественно кристаллическим и аморфным углеродом, составляющими в сумме 92 %, остальная масса состоит из криолита и корунда.

2. Размеры частиц аспирационной пыли лежат в диапазоне от 0,2 до 22 мкм, а значение удельной поверхности аспирационной пыли составляет 3,0 м2/г.

3. Наличие аморфного углерода обуславливает несмачиваемость аспирационной пыли.

4. Мелкодисперсный состав и наличие сажистого вещества предопределяет относительно низкие значения коэффициентов теплопроводности аспирационной пыли.

5. При нагреве, начиная с температуры 420 °C, происходит выделение промежуточных летучих соединений (формальдегида, ацетальдегида, этаноловой кислоты и сернистого ангидрида), масса которых составляет ~1,5 % от общей массы пыли.

6. Процесс горения аспирационной пыли в окислительных условиях начинается при температуре свыше 500 °С.

7. Полученные результаты исследования свойств аспирационной пыли позволяют осуществить обоснованный выбор методов ее утилизации.

Список литературы

  1. Патент РФ, С 04 В 7/42. 10.03.2010 / Куликов Б.П., Николаев М.Д., Кузнецов А.А., Пигарев М.Н. Способ получения портландцемента // Патент России 2383506.2008. Бюл. №7.
  2. Куликов Б.П., Николаев М.Д., Дитрих С.А.. Переработка фторсодержащих отходов и промпродуктов алюминиевого производства в цементной промышленности // Цветные металлы - 2010: сборник докладов второго международного конгресса. -Красноярск: ООО «Версо», 2010. - 850 с.
  3. Прошкин А.В., Федоров В.А., Набиулин А.Б., Раева О.В. К вопросу о погрешностях определения коэффициентов теплопроводности вермикулитовых изделий методом лазерной вспышки // Второй международный конгресс «Цветные металлы Сибири». - Красноярск, 2010.



Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:


ИНТЕГРАЦИЯ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ИЗОНИАЗИДА В ХИМИОТЕРАПИИ ТУБЕРКУЛЕЗА ЛЕГКИХ

Предложен метод межреберного внутримышечного введения препаратов с непосредственным ультразвуковым «метод глубокого фонофореза», или лазерным воздействием «метод глубокого фотофореза» на место инъекции по рентгенологической проекции воспалительной зоны, и изучены механизмы их лечебного действия у больных деструктивным туберкулезом легких с выраженным пневмофиброзом и патологией органов пищеварения. Создание в очаге туберкулезного поражения повышенной концентрации изониазида повышает эффективность химиотерапии туберкулеза легких в условиях выраженного пневмофиброза изученными методами на 18%. ...

15 06 2021 5:44:53

МЕХАНИЗМЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДИК САМОУПРАВЛЕНИЯ С БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Проводился анализ изменений биоэлектрической активности головного мозга и сверхмедленной активности в нервной, дыхательной и сердечно-сосудистой системах в процессе адаптивного биоуправления с биологической обратной связью по параметрам церебральной гемодинамики и медитации. Осуществлялась регистрация сверхмедленной активности нервной и сердечно-сосудистой систем и локализация биоэлектрической активности нервной системы. Выявлено вовлечение различных мозговых структур в реализацию поведенческих стратегий в группах обучившихся различным видам самоуправления, что говорит о различии механизмов достижения конечного результата. Полученные результаты свидетельствуют о вовлечении кардиореспираторной синхронизации в изменение биоэлектрической активности только при релаксации с помощью адаптивного биоуправления. Осуществлена проверка резонансной гипотезы релаксации, согласно которой при совпадении частот изменения дыхания, биоэлектрической активности мозга, сердечного ритма и сосудистого тонуса происходит усиление активности в вовлекаемых в резонансный ответ структурах. ...

14 06 2021 20:21:25

ПРОБЛЕМА ФОРМИРОВАНИЯ КОМПЕТЕНТНОСТЕЙ В УЧЕБНО-ВОСПИТАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ НАЧАЛЬНОЙ ШКОЛЫ

Стратегия социально-экономического развития Р Ф поставило на государственном уровне вопрос о достижении нового качества общего образования – готовности и способности учащихся к непрерывному образованию. В настоящее время в соответствии с основными тенденциями развития современного образования меняются целевые, процессуальные и результативные компоненты учебно-воспитательного процесса и прежде всего в начальной школе. ...

05 06 2021 0:58:49

АНТИМИКРОБНЫЕ СВОЙСТВА СУХИХ ЭКСТРАКТОВ ИЗ СЫРЬЯ ВИДОВ РОДА VERONICA L.

Статья посвящена вопросам изучения антимикробных свойств природных биологически активных соединений – флавоноидов и фенолкарбоновых кислот, извлекаемых методом вихревой турбоэкстракции из сырья растений рода Veronica L. (сем. Scrophulariaceae Juss.) Предуралья. На основании проведенного исследования авторы делают вывод о возможности применения растительного сырья Veronica L. в медицинской практике. ...

29 05 2021 15:36:29

АНАЛЬГЕТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ОТВАРОВ КОРЫ И ОДНОЛЕТНИХ ПОБЕГОВ ИВЫ БЕЛОЙ

Объект исследования – ива белая, которая распространена практически по всей территории Европейской части России. За рубежом препараты и Б А Д из различных видов ивы активно применяются при заболеваниях суставов. В соответствии с Руководством по доклиническому изучению новых фармакологических веществ ( Р. У. Хабриев, 2005) оценивали эффективность анальгетического действия и токсичность отваров коры и однолетних побегов ивы белой на мышах. Отвары коры и побегов ивы относятся к классу малоопасные соединения и проявляют выраженную анальгетическую активность, сопоставимую с препаратом сравнения анальгином (метамизол). ...

24 05 2021 22:48:40

Упрочнение методом наплавки легирующими металлами

Статья в формате PDF 259 KB...

23 05 2021 18:10:34

БИОФИЗИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ИССЛЕДОВАНИЮ БИОНООСФЕРЫ

Статья в формате PDF 164 KB...

13 05 2021 20:35:22

ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА В ВУЗЕ

Статья в формате PDF 146 KB...

12 05 2021 3:38:45

ГРЕХОПАДЕНИЕ В КОНТЕКСТЕ ПСИХОАНАЛИЗА

Статья в формате PDF 92 KB...

09 05 2021 22:27:44

ОРГАНИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ

Статья в формате PDF 103 KB...

08 05 2021 16:26:35

МОТОВИЛОВ КОНСТАНТИН ЯКОВЛЕВИЧ

Статья в формате PDF 215 KB...

05 05 2021 6:44:35

О ПРИНЦИПЕ РАБОТЫ ЛЮСТРЫ ЧИЖЕВСКОГО

Статья в формате PDF 141 KB...

02 05 2021 1:48:18

РОЛЬ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА В ПАТОГЕНЕЗЕ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ

В миниобзоре приведены современные тренды изучения роли окислительного стресса в патогенезе хронической обструктивной болезни легких ( Х О Б Л). Показано, что развитие окислительного стресса происходит синхронно с дисбалансом в системе протеазы/антипротеазы и взаимосвязано с нарушением обмена железа. Приведены данные, демонстрирующие нарушение регуляции антиоксидантной защиты при Х О Б Л. Показана взаимосвязь между развитием окислительного стресса и воспалением. Обсуждается гипотеза о взаимосвязи окислительного стресса, хронического воспаления и старения в механизме патогенеза Х О Б Л. ...

30 04 2021 18:40:10

УЧЕНИЕ В.И. ВЕРНАДСКОГО И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ

Статья в формате PDF 89 KB...

29 04 2021 18:55:15

Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::

Последовательность подготовки научной работы может быть такой:

Выбор темы. Это важный этап. Во-первых, тема должна быть интересна не только вам, но и большинству слушателей, которым вы будете её докладывать, чтобы вы видели заинтересованность в их глазах, а не откровенную скуку.

Выбор целей и задач своей научной работы. То есть, нужно сузить тему. Например, тема: «Грудное вскармливание», сужение темы: «Грудное вскармливание среди студенток нашего ВУЗа». И если общая тема мало кому интересна, то суженная до рамок собственного института или университета, она становится интересной практически для всех слушателей. Целью может стать: «Содействие оптимальным условиям вскармливания грудью детей студентов нашего ВУЗа», а задачей — доказать, что специальные условия, созданные для кормящих студенток, не помешают их успеваемости, но уменьшат количество пропусков, академических отпусков и способствуют выращиванию здоровых детей — нашего будущего. Понятно, что эта тема подходит для студентов медицинских и педагогических ВУЗов, но и в других учебных учреждениях можно найти темы, интересные всем.

Разработать методы исследования и сбора информации. В случае с естественным вскармливанием, скорее всего, это будет анкетирование студенток, имеющих детей.

Систематизировать материал и подготовить презентацию.

Подготовиться к выступлению.

Выступить и получить: награду, удовольствие и опыт, чтобы в следующем году выступить ещё лучше и сорвать шквал аплодисментов, стать узнаваемым, а значит — более конкурентоспособным!