close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

bd000102119

код для вставкиСкачать
Н а правах рукописи
Хомутов Антон Николаевич
Основы технологии активных углей из отходов
полнуретанполиавшдных тканей и торфа.
03.00.16-Экология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
М О С К В А 2005
Работа выполнена в Российском химико-технологическом университете им.
Д.И. Менделеева
Научный руководитель:
доктор технических наук
Мухин Виктор Михайлович
Официальные оппоненты:
доктор технических наук
Шумяцкий Юрий Исаакович
доктор химических наук, профессор
Горичев Игорь Георгиевич.
Ведущая организация:
ГУЛ
Защита состоится «JlS»
"ЭКОТЕХПРОМ"
ноября 2005 на заседании диссертационного
совета Д 212.204.14 при Российском химико-технологическом университете
им. Д.И. Менделеева (125190 Москва, Миусская пл. д. 9) в
Jbx^^/^^^/t^
10** часов.
С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном центре
РХТУ им. Д.И. Менделеева.
Автореферат разослан «
» октября 2005
Ученый секретарь
диссертационного совета
Д 212.204.14
K.X.H.
,//^
I'im^
^„.--^ручинина Н.Е.
11\3S^0
2/Р06 - ^
2/S4S
1
Общая характеристика работы
Актуальность
работы.
Механическая
прочность
углеродньк
адсорбентов - один из важнейших критериев, определяющих возможность их
использования в процессах с интенсивным гидродинамическим режимом.
Активные угли с механической прочностью при истирании, большей 89 %
(МИС), незаменимы в гидрометаллургии благородных и редких металлов,
особенно в процессах сорбции металлов платиновой группы из цианидных
пульп. Разработку высокопрочных углеродных адсорбентов с развитой
MHiqwnopHCTOcTbro во всем мире проводят на основе дорогостоящего
углеродсодержашего
сырья
различных
видов.
Отечественными
предгфиятиями освоен выпуск лишь двух м^юк активных углей для
золотодобывающ^ гфомышленности - АГ-95 на основе каменноугольного
сырья и ФАС-3 на основе фурфурола. Предложен также ряд способов
получения
высокощючных
активных
углей
из
буроугольного
сырья,
асфальтитов, сланцевых фенолов и смол, винилпиридиновых ионитов и ряда
полимерных материалов. Одними из лучших зфубежных активных углей для
золотодобычи являются угли фирмы NORIT на торфяной основе.
Т(фф наиболее доступен и
дешев среди щх>чих видов сырья
растительного происхождения, используемого для получения углеродных
адсорбентов,
а
неутилизируемые
отходы
полимеров,
загрязняющие
литосферу - потенциально 1Ш1более дешевое сырье для этих целей. К ним
принадлежат
отходы полиуретанполиамидных
тканей, в
значительных
количествах образующиеся на многих швейных предприятиях во всем М1фе.
Прямой шфолиз отходов этих полиэфщюв дает к^)бонизаты с весьма низким
(практически нулевьш) коксовым числом.
Разработка основ технологии активных углей повышенной прочности с
развитой мшфопористостью из тсффа и отходов полиуретанполиамидного
трикотажного полотна актуальна, так как обещает не только решение задачи
защиты биосферы путем вовлечения гп$д£з$Ш(Ч|^Ш1€ЬМЙ> юе производство.
•»
"^sthl
U»
/Я
2
но и их превращение в ценные целевые продукты (высококачественные
гранулированные азотсодержащие активные угли) и побочные продукты.
Работа выполнена в соответствии с координационными планами научноисследовательских и опытно-промышленных работ по цроблеме «Синтез,
изучение и применение адсорбентов» на 2001-2004 г.г. научного совета по
адсорбции и хроматографии Р А Н (поз. 2.15.3.).
Цель
работы.
Разработка
технологии
высококачественных
гранулированных активных углей на торфяной основе с использованием
отходов полиуретанполиамидного трикотажного полотна.
Задачи
исследования.
Разработка
технологии
гранулированных
активных углей из отходов полиуретанполиамидного трикотажного полотна и
торфа требует решения задач:
-обоснования выбора сырья и изучения его технических свойств,
-установления закономерностей взаимодействия отходных волокнистых
полиуреганполиамцдных эластомеров с серной кислотой,
-выявления влияния соотношений компонентов сырьевых композиций
на хщ)актеристики карбошазяов и определения области их рациональных
значений для получения активных углей,
-объяснения щюцессов, щхггекающих при термообработке паст,
-оптимизации состава сырьевой композиции (пасты) по прочности
к^>бош1зата,
-изучения
процесса
активации к^>бонизата на
основе
пасты
оптимального состава,
-определения технических х^>акгеристик и структурно-адсорбционных
показателей получае1к1ых активных углей, а также выявления перспективных
натфавлений их щ)именевия.
Научная новизна. В рг^кгге впервые:
- изучен х^актер влияния массовых отношений компонентов паст из
полиуретанполиамидного сернокислотного щелока и торфа на технические
свойства кгфбонизатов на их основе и обоснованы граншда этих отношений, в
3
пределах
которых
рационально
регулирование
технических
свойств
к^>6он11затов,
-
предложена
трактовка
основных
термохимических
процессов,
приводящих к образованию прочных и не прочных к^бонизатов на основе
названного сырья и оацяеиы их кинетические констаты,
- выявлено различие типов кислородных электродов, присущих прочным и не
1фочным кгфботватам.
- обоснованы
темпч)атурные интервалы, целесообразные для активации
водяным п^юм гранул к^бонизатов с nonq)e4HHKOM 1-5 мм,
- охарактеризовано влияние степени обг^а и температуры активации на
механическую прочность, пористую структуру и ионообменные свойства
получаемых активных yrndi,
- определены закономерности влияния рН среды и пенистой структуры
активных углей на адсорбцию железа и ЭДГА
при их совместном
присутствии в растворе на ряде отечественных активных углей и полученных
адс<ч)бентах.
Практическое значение работы.
На базе дешевого сырья разработана технология гранулированных
активных
углей,
соответствующих
требованиям
золотоизвлекательной
промышленности,
впервые получены активные угли на торфяной основе, содержапще до 5
% азота, с механической прочностью при истирании более 95 % и развитой
микропористостью
и
порошковые
агросорбенгы,
модифицированные
добавками железа, обладающие превосходством над агросорбентами серии
"Агросорб".
определены показатели пористой структуры, элементный состав и
технические х^актеристики полученных активных углей,
выполнена технико-экономическая оценка производства из отходов
полиуретанполиамидного полотна и торфа 1 тысячи т/год гранулированных
активных углей.
4
показана
возможность
эффективного
вовлечения в
материальное
производство не используемых в настоящее время полиуретанполиамидных
отходов.
Аиробаиия
работы.
Основные
результаты
работы
доложены
и
обсуждены на 18-ой междунщюдной конференции молодых ученых по химии
и химической технологии "МКХТ-2004" и на междуншюдном семинщж
Seminario international de gestion ambiental de residuos industriales у peligrosos "
Soluciones 2005 ", Santiago de Cali, Colmnbia.
Дубликадин.
По
материалам
диссертации
опубликовано
5
подготовленых в соавторстве печатных работ.
Структура дисссрггаиин. Диссертация состоит из введения, трех глав,
выводов, списка литературы из 226 наименований и приложения. Общий
объем диссертации составляет 161 стр.,
включаюпщх 63 рисунка и 23
таблицы.
Основные иоложсиня. вьшосимыс на защиту. Автор защищает:
- закономерности формирования сернокислотного щелока, образуемого
отходами полиуретанполиамидвого трикотажного полотна и раств<ч)ами
серной кислоты гфи нагревании,
- основные факторы, определяющие прочность кгфбонизатов,
- условия nepq>a6oTKH названных к^бонизатов на активные угли,
- результаты расчета показателей пористой структуры,
- технические
х^актеристики
и
адсорбщюнные
свойства
целевых
продуктов,
- прикладные аспекты применения полученных активных углей,
- результаты сопоставительной технико-экономической оценки производства
активных углей на основе использованного сырья.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.
Во
ввсдснин
раскрыта
актуальность
тфоблеглы
высокопрочных активных углей из отходов полимеров.
получения
5
В
главе
химические,
1 (Летературном обзоре) освещены основные физикоадсорбционные,
структурные
и
структурно-пористые
х^актеристики активных углей Описаны обпще термохимические процессы,
щюисходящие в углеродсодержещем сырье при пиролизе и кгфбонизации и
формирующие кристаллическую и пористую структуры активных углей.
Особое внимание уделено таким процессам, происходящим пра получении
активных углей на торфяной основе. Охарактеризовано влияние гетероатомов
(кислорода, азота и серы) углеродных матриц на свойства активных углей,
описаны основные
приемы получения азот- и серосодержащих активных
углей. Отражено влияние структуры активных углей на тип обратимого
кислородного электрода, возникающей^^ на активных углях в водных
"-чк
растворах. Охарактеризованы общие закономерности разрушения пористых
тел
под
действием
механических
нагрузок
и
влияние
структурных
х^)акгеристик активных углей на их щючностные свойства,
основные
1фиемы
упрочнения
целевых
продуктов,
описаны
применяемые
в
технологиях активных углей. Отдельно освещена щюблема утилизации
отходов полиуретанов и полиамидов. Обзор завершен формулировкой целей
и задач исследования.
В главе 2 описаны методики реализации экспериментов и исследования
технических свойств целевых продуктов.
В
главе 3 в виде десяти разделов представлены и обсуждены
результанты выполненных исследований.
В разделе 1 представлены обоснование выбора исходного сырья и
результаты изучения его технических хгфактеристик. В качестве сырья были
использованы отходы (обрезки) трикотажного полотна тодцданой 100 текс
производства фирмы "Carvica" и пушицево-сфагновый торф МакеехаЗыбинского месторождения Ярославской области.
Раздел 2
содержит данные о взаимодействии отходов трикотажного
полотна с серной кислотой. Здесь оценено влияние массового отношения
т1ыи/шнг8о„ концентрации серной кислоты и температуры на выход, время
образования
полиуретанполиамидного
сернокислотного
щелока
и его
плотность. Как свидетельствуют данные табл. 1, вре»1я образования щелока
уменьшается с увеличением концентрации серной кислоты и температуры, а
выход щелока как функция температуры и концентрации серной кислоты
имеет максимум.
Таблица!
Зависимости
времени
образования
и
выхода
полиуретанполиамидных
серноююлотных щелоков от leMnepaiyi», 1сонцешрации серной кислоты и массового
отясшения Т1сань/Н2$04.
Сидао.
ыасе %
Времх M B H 7 В Ы Х О Д % , при температуре "С:
Щаш
20
80
120
140
160
180
200
5000/100
1382/40,4
930/44,5
690/53
453/56,4
594/48,3
428/51,7
330/59,5
330/54,8
258/63,6
320/72,7
336/68,3
243/76,4
248/69,9
189/77,7
184Я1,4
288/55,1
218/62
130/100
160/95
110/100
130/96
90/100
124/95
84/100
79/100
60/100
47/100
491/70
320/73
238/70,5
226/65,3
160/90,6
141/84,4
102/82
70/98
40/98
ШН^<
60
80
90
13
1
0.7
05
0.3
02
01
13
1
0.7
05
03
0.2
01
1.3
1
07
05
03
0.2
01
1000/45,7
660/54,2
450/64
4000/100
250/85^
17W95
3000/100
1(Ж/100
2200/100
1200/100
690/100
-
1024/50
727/59
440/70
127/80
80/90
44/98
25,9/100
860/64
560/69
330/80
1200/100
160/89
80/93,6
260/100
50/100
26/100
690/100
510/63,3
20*90
90/100
750/64
500/73
350/78,2
200/93,2
100/95,8
152«5,8
91/96,9
40/100
330/85
226/89,2
230/80
120/95
73/96,5
60/100
52/100
42/100
34/100
22/100
690/73
440/77
164/91
141/91
92/95
450/80,4
280/90
307/83,3
284/79,6
189/84
146/91
98/95
60/98
51/98
73/95
40/100
26/100
33/100
20/100
33/983
15/100
162/80,2
175/77,8
110/89
40/100
20/100
210/80
160/83,1
125/88
82/92,8
50/100
31/100
12/100
159/72
101/76,8
81/92,4
63/96,8
30/100
159/74
62/85
25/100
18/100
200/78,1
140/81Д
78/82
43/88,5
27/98
15/100
10/100
Раздел 3 х^)актеризует влияние массовых отношений т^рфа/тщелош,
Штш/шн^во. и концентрации H2SO4, используемой для получения щелока, на
технические
свойства
кщ)бонизатов
паст
из полиуретанполиамидного
сернокислотного щелока и торфа щ)и их термоофаботке в атмосфере азота со
скоростью нагрева 10 "С/мин. до температуры 800 V
с последующей
изотермической выдержкой 30 мин. Результаты исследований представлены в
7
виде зависимостей технических характеристик карбонизатов (механической
прочности при сжатии, целевого выхода, объемной усадки, суммгфного
о&ьема пор по воде, объема сорбирующих пор по бензолу, адсорбционной
активности по йоду) от массового отношения тирФо/шщмои в пастах на основе
щелоков с максимальным выходом, полученных при различных mi»mi/mHiSo.H
концетрацииях H2SO4. Зависимости щючности к^)бонизатов проходягг через
максимум при отфеделенном отношении ттт^рфа/тлипот, значения сумм^иых
объемов
пор по воде, объемов
сорбирующих пор и
адсорбционоой
активности по йоду кфбонизатов при этом же отношении минимальны.
Наиболее прочными кщ)бонизатами являются таковые, обладающие
максимальной
плотностью.
Основными
п^аметрами,
01феделяющими
плотность кфбонизатов, являются их выход и объемная усадка, а также
плотность пасты. Зависимости, х^актеризующие влияние концентрации
серной кислоты и ее доли в щелоке на эти параметры, показывают, что
увеличоше
концентрации используемой
серной кислоты
1фиводигг
к
усилению влияния отношения ШтаяиЛпн,». на плотность сырцовых гранул, их
объемную усадку и целевой выход в ходе карбонизации, а, следовательно, и
на прочность готового продукта.
Раздел 4 отражает влияние вылеживания паст на технические свойства
к^)6онизатов. Вылеживанию перед карбонизацией подвергали пасты с
различными отношениями Шторфа/тцелока на основе щелоков, образованных 80
и 90 %-ной H2S04. Вылеживание паст с большей долей торфа приводит к
улучшению адсорбционных х^актеристик
карбонизатов, но негативно
сказывается на их щючности при сжатии. Однако, щючность при истирании
к^)бонизатов из паст, вылеженных в течении 7 суток, находится на высоком
уровне (9S-99,8 % ) . Эти данные нфяду с данными раздела 3 щждставляют
базу для определения отношений сырьевых компонентов, обеспечивающих
возможность получошя высокощючных к^)бонизатов.
В разделе 5 изложены гипотезы основных термохимических процессов,
щ>иводящих
к
офазованию
прочных
и
не
щючных
кгфбонизатов.
8
обоснованные данными исследований термографии паст при проведении
пгфалельных
измерений
зависимостей
объенюой
усадки
и
первой
производной электродного потенциала по рН от конечной температуры
обработки материала. Здесь установлено, что хгфактер термического распада
паст,
образующих
значительной
прочные
мере
кгфбонизаты,
определен
на
начальных
вылеживанием.
Оно
участках
приводит
в
к
интенсификации процессов термической деструкции, протекающих при 80280 " с . Оценка кинетических параметров основного уравнения термической
деструкции показывает, что распад вылежанных паст с большей долей торфа
начинается со стадии нулевого порядка с энергией активации, близкой к
нулю, и наибольшим относительным снижением последней на второй стадии.
Прочные карбонизаты, в отличие от не прочных, дают значительную усадку в
области
температур
500-900
экзотермическим эффектом (рис.
"С,
сопровоявдающуюся
обширным
1) и изменением величины
dE/dpH
карбонизата (рис. 2).
м-
м-
1*
Г'
^
1
м'
2*1
итто,*с
в|1емя, ишм.'
Рве. 1. Кривые ДТА образцов паст
карбовизатов с прочностью при сжатвв
1-160,2-40,3-10 шаге/а^
Рис. 2. Заввсвмость модуля
изоэлек! ричсского
сдвига
от
тем­
пературы термообработки продуктов
пиролиза паст с прочностыо карбо­
визатов 1-160,2-40,3- 10 кгс/см^.
В разделе б приведены результаты оценки состава парогазов пиролиза.
Путем элементного анализа твердых и жидких продуктов пиролиза при
пгфалельном определении о&ьемов газообразных выделений показано, что
расчетный состав парогазов, выделяющихся при нагревании паст до 250 "С
может быть вьфажен суммой СОг и НгО, при дальнейшем нагреве до 500 "С,
выделяются элеменгная сера, вода и горючие газы, при нагреве от 500 до 800
" с в основном образуются горючие газы.
Раздел 7 представляют данные изучения кинетики активации образца
максимально
прочного
карбонизата,
полученного
с
использованием
технической серной кислоты.
Изучение
карбонизатов
скорости обтгрл
проводили
путем
измерения степени обгара цилин­
дрических
аметром
гранул углей
1, 2,
3 и
5
с ди­
мм
в
зависимости от времени выдержки
в
реакторе и температуры при
избытке водяного п^а
чисто
кинетической
и
Границу
первой
переходной областей гетерогенного
реагирования, резю1Лфующую по­
лученные
результаты, иллюстри­
руют данные рис. 3.
Рис. 3. Зависимость температурной
границы чисто кинетической и первой
переходной областей реагирования от
диаметра гранул.
Раздел 8 содержит сведения о влиянии степени обпфа кгфбонизатов
при активации водяным п^юм на прочность при истирании, элементный
состав, ионообменные свойства угля и его пористую структуру.
В подразделе 8.1. отражены результаты изучения влияния обг^)а на
механическую прочность 1фи истирании и пористость угля. Эти показатели
большинства
активных углей тесно связаны друг с другом - увеличение
псфистости обьРшо приводит к уменьшению щючности. Зависимости
прочности при истирании от степени обгара при разных температурах в чисто
кинетической области, приведенные на рис. 4, и результаты определения
10
величин сумм£фных объемов пор по воде и четыреххлористому углероду и
объема сорбируншцк пор по бензолу у образцов активных углей с различной
степенью обгара, полученных при различных температурах, представленные
в табл. 2, свидетельствуют что процесс понижения {фочносги угля
щ)и
высоких
о
10
20
30
40
0<г*р,
Ряс. 4. Зависимость прочности при истирании от
величины обгара активных углей, полученных вря
температурах 1-800,2-840,3- 880,4-900 *С.
Таблица 2
Объемы пор активных углей с различной степенью обгара, полученных при
различных температурах.
t.'C
800
Обгар,
масс. %
0
21
30,3
ом
0,42
0.59
0
0,7
0,8
0^4
30,4
0,62
42,1
840
Ущо
см^г-'
50.1
20,1
40
51
0,44
0,73
0,82
Угххл^,
см'г-'
0,06
0Д8
0,49
0,64
0.8
0,06
0,30
0,52
0,66
0,82
V.,
см'г'
0,14
032
0,41
0,54
0,61
0,14
0,32
0,41
0,52
0,62
t,"C
880
900
Обгар,
масс. %
0
22
30
40
51
0
23
31
42
51
VsHjO,
см'г-'
0Д4
0,45
0,63
0,77
0,84
0Д4
0,46
0,64
0,8
0,84
Vjxxi,,
см'г'
0,06
0,31
0,53
0,69
0,84
0,06
0,33
0,54
0,73
0,84
V,,
см'т-'
0,14
0,28
0,4
0,5
0.58
0,14
0,27
0,36
0,52
0,53
температурах на начальных стадиях обг^а сопровождается существенно
большим
возрастанием
сумм^ных
объемов
пор
по
воде
и
четыреххлористому углероду, чем сорб1фующих пор. Таким образом,
основное понижение прочности обусловлено образованием макропор. При 10
и
% обгарах прочность активных углей практически не снижается и остается
на уровне 98 %
вне зависимости от температуры активирования. При
температуре 800 "С темпы понижения прочности минимальны Понижение
прочности при 20-30 % обпфах тем значительнее, чем выше температура. Из
рис. 4 также следует, что даже гфи повышенных температурах и 40-50 %
обтардх в чисто кинетической области показатель прочности остается не
ниже
89 % ,
что
является важным положительным технологическим
фактором.
Подраздел 8.2. х^акгеризует влияние степени o6nq>a на элементный
состав активных углей, их зольность и ионообменные свойства. Атомы азота,
кислорода и серы, определяющие ионообменные свойства углей, входет в
состав углеродных матриц активных углей любого вида, причем наличие
кислорода определяет его хемос^рбция из воздуха, а азота и cq>H - их
присутствие в сырье и условия его термообработки. При увеличении степени
обгара вплоть до 30 %
содержание азота практически не изменяется,
оставаясь на уровне 5 % , содержание серы падает до 0,8 % , а кислорода
увеличивается до 10 % .
Результаты потенциометрического титрования обеззоленных активных
углей с 10, 30 и 50 %-ной степенью обгара показывают, что они обладают
двумя типами ионообменных центров, диссоциирующих щ)и рН = 8,2-10 и
рН = 7-8,2. Общие количества ионообменных центров диссотщирующих при
рН = 8,2-10 и рН = 7-8,2, рассчитанные по результатам титрования,
отражены в табл. 3.
Из нее следует, что х^актер
изменения ионообменных свойств
исследуемого
шфастания
угля
обпфа
такового
углей,
прямым
шфолизом
жащих полимеров.
в
щют^ссе
отличен
от
получаемых
азотсодер­
ТаблнцаЗ.
Общее число ионообменных групп (А),
диссоциирующих при рН = 7-8^ и рН =
8Д-10
Величина
А, ммольт''
обгара, %
рН=8>10
рН = 7-8Д
10
0,12
0,08
30
0,18
0,08
50
0,19
0,14
12
Здесь же приведены результаты исследования зольности (зольность
активных
углей с
10-50 %
обг^юм
составляет
7-12 % ) , которые
свидетельтвуют об отличии состава золы полученных углей от состава золы
торфяных углей промышленного производства.
Подраздел 8.3.
сорбирующих пор в
представляют
данные
зависимости от
о
развигии
структуры
степени обпфа угля
в
чисто
кинетической области (для образцов с диаметром 2 мм, активированньпс при
840 "С). Для изучения этой структуры использованы методы малоуглового
рассеяния рентгеновских лучей и равновесной адсорбции бензола при 25 °С.
Обработкой данных
малоуглового
рассеяния
методом касательных
у
изучаемых образцов обнаружены области рассеяния с радиусами инерции 4-8
А, 26-ЗОА, 40-50А и 80 А, что указывает на наличие у угля микро- и мезопор.
03
Р4>Ц6
Рис 5. Изотермы адсорбции
бензола активными углями со сте­
пенью обгара 1 - 20Д 2 - 3<М> 3 - 40,4 51 •/..
0
1
2
3
4
3
6 R,rai
Рис. 6. Дифференциальные
|фивые распределйшя мезопор по
эквивалентным радиусам активных
З^лей со степенью обгара 1-20,3,2 30,4,3-40,4-51%.
Изотермы адсорбции бензола активными углями с различными
степенями обгара приведены на рис. 5. Результатами обработки их
адсорбционных ветвей являются представленные в табл. 4 х^актеристики
структуры
сорбирующих
пор:
предельные
объемы
сорбционного
пространства микро- (W„4) и мезопор (W«,), хгфактеристическая энергия
адсорбции (Ео), полуширина микропор (Хо) и ее дисперсия (Л), величины
13
удельной поверхности микро- (S^d и мезопор (S„e). По результатам
обработки десорбционннх ветвей изотерм построены представленные рис . 6
зависимости распределения объемов мезопор по эквивалентным радиусам.
Таблица 4
Характеристики структуры сорбирующих пор активных углей
Обгар,
Wnfc
%
м'-г-'
см^г-'
цЦж-моль''
А
20,3
0,22
0.1
30,0
0,4
30,4
0,3
0,11
273
0,43
0,05
89
40
0,4
0,12
23,6
0,51
<0,01
94
51
0,48
0,13
20,3
0,59
<0.01
100
Хо,
Ео,
А,
А
м'т-'
0,1
88
Из рис. 6 и табл. 4 следует, что при увеличении степени обг^а от 20 до
30 % прирост объема офбирующих пор, доступных бензолу, происходит в
основном за счет открытия новых микропор и расширения входов в них, а
дальнейшее шфастание обпфа от 30 до 50 % 1фиводит лишь к распгарению
открытых пор. Из рис. 6 следует также, что основная доля мезопор
полученных активных углей имеет эквивалентные радиусы 2-6 им, <тто не
характерно для торфяных углей.
В подразделе 8.4 проведено сравнение технических характеристик
Таблица 5
Технические характеристики, стоимость и об{1асти применения высокопрочных
промышленных активных углей
Мчяаугли
Разработ
мне,
VE,
V»
А''.
%
см'г'
си'г-'
«^•г'
%
95-98
0,64),8
0, 46-0,62
80CVS3O
7,2-0,26
Стоим
Область
.$-кг''
применения
угопь
АГ-95
90-95
0,7-0,8
0,55-0,63
■тнао
6-8
3,5
Зологолобыча
NORTFRPl
90-92
0,8-1
0,6-0,7
60О-75О
6-10
2,7
Золотодобыча,
ФАС-3
95-98
0,6
0,6
1000-1200
0,1
8
Золотодобыча
ФАС-
98
0,8
0,8
1100-1300
0,01
30
Медишша
95
1-1,1
0,5-0,8
1-2
-
Медицина
медицина
ГЕМО
СКН-2М
-
14
полученного активного угля с таковыми наиболее прочных промышленных
активных углей, иллюстрируемое показателями табл. 5. 1Сак вцдно из этой
таблицы, технические х^актеристики полученного активного угля находятся
на уровне таковых наиболее качественных активных углей, применяемых в
золотодобыче и медицине.
Раздел 9 посвящен аспектам применения полученных активных углей и
содержит данные об адсорбции золота из цианидных растворов и железа из
растворов, содержащих ЭДТА, на некоторых отечественных активных углях.
В подразделе 9.1. сопоставлены сорбционные свойства по отношению к
ауроцианидам разработанного активного угля и серийного активного угля
АГ-95, широко применяемого на отечественных
фабриках.
Испытания
названных
активных
золотоизвлекательных
углей
на
соответствие
требованиям золотоизвлекательной промышленности были проведены в
ЦНИГРИ.
Акт
разработанный
о результатах
уголь
этих испытаний, свидетельствует,
отвечает
требованиям
что
золотоизвлекательной
промышленности, превосходит по адсорбционной емкости серийный образец
активного
угля
АГ-95
и
поэтому
может
быть
рекомендован
для
золотодобычи.
Подраздел 9.2. представляет результаты исследования адсорбции
активными углями заводского производства с различным типом пористой
структуры железа и ЭДТА при их совместном присутствии в растворе.
Установлено, что максимальное извлечение железа в присутствии ЭДТА
этими углями щюисходнг в форме однозч)ядного комплексного аниона
FeEdta' при рН ~ 3. Данные о влиянии пористой структуры на адсорбцию
комплексонатов железа позволяют рекомендовать испытанные активные
углей, включая разработанный, в импрегшфованном хелатными комплексами
микроэлементов
виде
для
использования
в
качестве
агросорбентов.
Результаты испытаний импрегнированных комплексонатами железа активных
углей как стимуляторов роста растений, проведенных во В Н И И Ф г. Голицино
и
оформленных
актом,
свидетельствуют
о
высокой
эффективности
15
стимуляторов.
Раздел 10 содержит технико-экономическую оценку тфоизводства 1 тысячи
тонн в год полученных в работе углеродных адсорбентов, основанного на
использовании действующго обсфудования технологии торфяных активных
углей серии СКТ. Здесь представлены модифицированная технологическая
схема производства и ее описание. Как дополнительное оборудование
использованы
сернокислотного
аппарат
щелока,
для
получения
связанные
с
ним
полиуретанполиамидного
накопительные
емкости,
дополнительные емкости вылеживания гранулята и система выделения из
п^югазов пиролиза элементной серы в виде кристаллического продукта.
Здесь
же
представлен
свидетельствующий,
что
расчет
себестоимости
промышленное
основной
производство
продукции,
разработанных
адсорбентов является экономически более выгодньш по сравнению с таковым
активных углей аналогичного класса.
ВЬШОДЫ
1. Определены рациональные условия получения прочных кщ>бошпатов
и технические характеристики последних.
2. Оценено
влияние
вылеживания
на
технические
свойства
кгфбовизатов.
3. Показано, что в тфоцессе переработки паст образуются новые
термореактивные полимеры с высокими коксовым остатком и прочностью.
4. Установлены условия активации прочных к^>бонизатов водягаш
ШфОМ.
5. Рассчитаны шфаметры пористой структуры полученных активных
углей.
6. Проведено сравнение технических характеристик полученных в
работе и наиболее щючных 1фомыщленных активных углей.
7. Сопоставлены сорбционные свойства разработанных активных углей и
16
ряда
отечественных
активньпс
углей
промьппленного
производства
в
отношении ауроцианидов и железа в присутствии Э Д Т А .
8. Осуществлены арбитражные испытания полученных активных углей в
качестве адсорбентов для извлечения золота из цианидных растворов
и
модифицированных агросорбентов.
9. Предложена
разработанных
модифицированная
активных
технологическая
углей,
основанная
схема
на
получения
использовании
действующего оборудования производства активных углей С К Т .
10. Выполнена технико-экономическая оценка производства 1 тысячи тонн в
год разработанных активных углей.
Основное содержание диссертации изложено в работах:
1. Хомутов А.Н., Клушин В.Н., Мухин В.М. Новые высокопрочные углеродные
адсорбенты. Успехи в химии и химической технологии. М.: РХТУ им Менделеева. Т. 18 №
б (46), 2004, часть 1 с 94-95
2. Хомутов А.Н., Клушин В.Н., Мухин В.М. Новые высокопрочные углеродные
адсорбенты. Успехи в химии и химической технологии. М.: РХТУ им. Менделеева. Т. 18 JVs
6 (46), 2004, часть 2 с. 96-97.
3. К1усЫп V.N., МуЫп V.M., Jomytov A.N. Nuevas tecnologias de adsorbentes de carbono у
carbono-minerales basadas en residuos de diferentes industrias. Seminario international de gestion
ambiental de residuos industriales у peligrosos " Soluciones 2005" Santiago de Cali, 7- 9 04 05,
Colombia, 32 p.
4. Хомутов A H., Мухин В . М ,
Гурьянов В.В.
Сорбция микроколичеств железа в
присутствии комплексообразователей углеродным адсорбентом ФАС. Журнал прикладной
химии. 1998, № 5 , с. 915-920.
5.
Хому1Х)в А.Н., Клушин В.Н., Мухин В.М. Изменения технических показателей
активных углей на основе торфа и отходов полиуретанполиамндного волокна при
активации водяным паром. Журнал прикладной химии в печати (per. Ns 486-04).
Заказ № ' "
Объем 1.0 п.л.
Тираж 100 экз.
Издательский центр НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева
(|в I (5 / I Щ
РНБ Русский фонд
2006-4
21863
Л
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
757 Кб
Теги
bd000102119
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа