CC BY
6Nurov Kurbonali Bozorovich - Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of Experimental Physics, TSPU named after Sadriddin Aini. E-mail nurov-58@mail.ru mob. tel: 93-823-65-65, 900-50-39-34.
Dzhuraev Tukhtasun Dzhuraevich - Doctor of Chemical Sciences, Professor of the Department of Metallurgy, TTU named after academician M. Osimi. E-mail mcm45@mail.ru Mukhabbatov Khushnud Kurbonovich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor. the Head of the Department of Experimental Physics, TSPU named after Sadriddin Aini. E-mail mhq71@mail.ru
Khojaev Firuz Kamolovich-Candidate of Technical Sciences, Senior. Lecturer of the Department of Metallurgy, TTU named after academician M. Osimi. E-mailfiruz1083@mail.ru
УДК 521.633
ИЗУЧЕНИЕ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ОТ
СЖИГАНИЯ УГЛЕЙ ЗИДДЫ
Маматов Э.Д., Джафаров Б.А.
Институт химии имени В.И.Никитина НАН Таджикистана
В последнее время вопросы, связанные с улучшением экологической ситуации наиболее актуальны не только в Таджикистане, но и за ее пределами. Как известно они имеют техногенный характер. За последние 5-10 лет исследования отходов производства и золошлаковых отходов, которые требуют пристального внимания с целью утилизации или переработки для улучшения экологической ситуации в стране и решения производственных проблем с получением определенного вида сырья и материалов [1-3, 4].
О необходимости использования зольных отходов опубликовано много работ, большинство из которых посвящено применению их в строительной индустрии в качестве добавок для бетона или получения строительных материалов. Очень мало работ рассматривает вопросы извлечения ценных микроэлементов [2].
Следует, отметить, что в зольных отходах сжигания углей сконцентрировано большое количество соединений железа, алюминия, хрома, никеля, марганца, редких и рассеянных элементов: ванадия, германия, галлия и тд. Согласно литературным данным при сжигании каменного угля на электростанциях вместе с золой выбрасывается больше металлов, чем их добывается в природе [4].
В процессе сжигания углей, при довольно высокой температуре порядка 1500 оС, происходит преобразование всех присутствующих соединений в минерал магнетит (Fe3O4). Находясь в расплавленном, распыленном и взвешенном в струе дымовых газов состоянии, капли магнетита приобретают форму шариков. Возможные направления использования магнетитовых микрошариков - производство красителей, наполнитель бетонов, способных экранировать электромагнитные излучения, порошковая металлургия, природно-легированные концентраты железной руды.
При дефиците воздуха и наличии несгоревших частиц угля в расплавленном шлаке образуется ферросилиций-сплав железа с кремнием. Соотношение между Fe, Al и Si непостоянно, и поэтому химическая формула соединения записывается обычно FexSiy или AlxSiy, которые, являются сильнейшим ферромагнетиком и образуют цеоносфер.
Железо в углях содержится главным образом в составе минералов пирита (FeS2) и сидерита (FeCO3), при этом также значительная часть может встречаться в форме железоорганических соединений.
Прежде всего, золошлаковые отходы могут, заменить песок, применяемый в качестве заполнителя бетонов и строительных растворов. При достаточно высоком содержании извести их можно использовать вместо цемента. По масштабам возможного применения в получении бетонах, которое может решить проблему ликвидации золоотвалов путем их полной утилизации. Также их можно использовать в качестве заполнителей при производстве «легких» бетонов, а также для тепло- и звукоизоляции.
Химический анализ золошлаковых отходов показывает, что большая часть состоит из оксидов алюминия, кальция, железа и кремния.
Химический состав и содержание элементов в золошлаковых отходах ТЭС
Таблица 1.
№ Наименование Содержание Содержание, компонентов, г/кг
п/п компонента компонентов,% (золошлаковых отходов)
1 Al2Oз 25.48 254.8
2 40.642 406.42
3 CaO 22,41 224,1
4 № 1.18 11.8
5 MnO 0.24 2.4
6 FeзO4 4.16 41.6
7 SrO 0.30 3.0
8 Nb2O5 0.029 0.29
9 ВД 1.22 12.2
10 Na2O 1.15 11.5
11 SOз 0.11 1.1
С помощью магнитной сепарации можно извлечь из золошлаковых отходов ТЭС магнитную фракцию, т.е. железного концентрата. С экономической точки зрения стоимость магнитного концентрата, полученного из золошлаковых отходов ТЭС методом магнитной сепарации, значительно ниже рудного концентрата, полученного из природного сырья, что положительно скажется на упрощении технологии их получения в производстве, снижении энергозатрат и увеличении использования в металлургической и химической промышленности.
Важно отметить, что содержание железа в магнитной фракции значительно выше, чем в любой добываемой природной руде. Результаты исследований приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Содержание некоторых элементов в магнитном фракции золы уноса и золошлаковых отходов
№ п./п. Наименование компонента Содержание,% Содержание, г/кг
1 FeзO4 (Fe2Oз и FeO) 98.285 982.85
2 MnO 0.24 2.40
Как видно из таблицы золошлаковые отходы на 98-99 % состоят из Si, Al, Fе, О, Ca, ТС, Mg, S, ^ №. Эти элементы называют золообразующими (макроэлементами). Практически все остальные элементы периодической системы присутствуют в золе на уровне 0,1 % и менее, это микроэлементы. При сгорании угля часть микроэлементов ^г, Ва^с, Y, La, ТС, Zr и др.) концентрируется в шлаке. Другие элементы (ва 1п, Т1, ве, Sn, РЬ и др.) при температурах выше 1000 °С выносятся из зоны высоких температур и конденсируются в электрофильтрах (при 110-120 °С). Можно ожидать обогащения летучей золы именно этими металлами [3].
Процесс термолиза золошлаковых отходов изучали в интервале температур 100-1100°С на дериватографе марки <^-1000» системы Паулик-Паулик-Эрдей при скорости подъема температуры 10°С/мин.
Термограмма золошлаковых отходов приведена на рис. 1.
----
+
+
Рисунок 1. Термограмма золошлаковых отходов от сжигания углей Зидды.
Термографический анализ исследуемых отходов показал, что во всех пробах отмечен неглубокий эндотермический эффект при 1000С с потерей адсорбированной воды. Более глубокий эндотермический эффект отмечен в интервале 480-840 С с максимумом при 665 С. Экзотермический эффект при 9400С и выше также более четкий относящийся, видимо, к взаимодействию компонентов породы с образованием муллита - 3Al2O3•2SЮ2 и других соединений типа FexSiy и AlxSiy.
Наибольшую потенциальную ценность представляют редкие металлы, поскольку они не образуют собственных месторождений. Кроме того в отличие от шлака зола уноса исследованы в раздельном виде, где содержит следующие группы редких металлов:
• рассеянные - Ga;
• тугоплавкие - Ti, Zr, V;
• редкоземельные - Y, Yb, Tb, La,Ce, Dy, Sm;
• радиоактивные - U, Th.
Фазовый состав шлака и золы - важный фактор, влияющий на эффективность выщелачивания элементов. Рентгенофазовый анализ, проведенный на установке Дрон -2 (линии Ка, Р-фильтр), показал наличие в золе экибастузских углей аморфной фазы, а-кварца алюмосиликатов типа силлиманита Al2O3^SiO2 или муллита 3Al2O3^2SiO2. Были изучены основные закономерности извлечения кремния и алюминия при щелочной обработке можно полностью, выделить аморфного кремнезема. Дифрактограмма полученного остатка показывает усиление сигнала а-кварца и отсутствие аморфной фазы. Выделение аморфной фазы вели при следующих оптимальных условиях: t = 85 °C, т = 2,5 ч, Сщ = 120-160 г/л, Т:Ж = 1:5, 1:7. Степень извлечения оксида кремния в этих условиях составила 32.8 %, а оксида алюминия - 7.24 %.
Результаты глубокой переработки золы кислотными способами показали, что для извлечения макро и микроэлементов основного и амфотерного характера особенно эффективны растворы минеральных кислот (H2SO4, HCl, HNO3) [2,3].
Таким образом, разнообразие применяемых методов для золошлаковых отходов, так и соединений ценных элементов, которые в них содержатся, позволяет надеяться на последующее перспективное извлечение цветных и редких элементов.
С целью дальнейшего продвижения разработки технологии переработки золошлаковых отходов нам необходимо выполнить следующие научно-исследовательские и прикладные работы:
• определить основные технологические параметры переработки золошлаковых отходов;
• разработать перспективную технологическую схему переработки золошлаковых отходов для извлечения полезных компонентов и формирование ассортимента экономически перспективных продуктов и материалов;
• выдать техническое задание и исходные данные на проектирование производства переработки золошлаковых отходов;
• осуществить авторский надзор за проектированием и привязкой технологического оборудования для переработки золошлаковых отходов по месту.
ЛИТЕРАТУРА
1. Маматов Э.Д., Бобоев Т.С. Исследования процессов выщелачивания микрокомпонентов золы от сжигания углей месторождения Фон-Ягноб // Сборник материалов «13Нумановские чтения». - 2016.- С. 105-106.
2. Маматов Э.Д. Переработки золошлаковых - отходов от сжигания углей Зидды // Сб. статей республиканской научно-теоритической конференции: «Основы развития и перспективы химической науки в Республике Таджикистан», посвящённой 60-летию химического факультета ТНУ и памяти академика И.У.Нуманова, Душанбе, 2020, -С.403-4063.
2. 3.Соловьев Л.П. Утилизация зольных отходов тепловых электростанций / Л.П. Соловьев, В.А. Пронин //
Фундаментальные исследования. - 2011. -.№ 3. -С. 40-42. 1. Шпирт М.Я. Безотходная технология. Утилизация отходов добычи и переработки твердых горючих ископаемых. / М.Я. Шпирт. - М.: Недра, 1988. - 255 с.
ИЗУЧЕНИЕ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ОТ
СЖИГАНИЯ УГЛЕЙ ЗИДДЫ
В настоящей работе приведен краткий обзор о вещественном составе золошлаковых отходов от сжиганий углей Зидды. Химическими и физико-химическими методами анализа определены химический и элементный состав золошлаковъа отходов углей Зидды. Установлено, что макроэлементы составляют 9899%, и микроэлементы находятся на уровне 0.1 -0. 2 % и более. Выявлено, что в отличие от шлака, зола уноса содержит следующие группы редких металлов: рассеянные, тугоплавкие, редкоземельные и радиоактивные.
Ключевые слова: изучение вещественного состава, золошлаковые отходы, макро- и микрокомпоненты, разложение, извлечение.
THE STUDY OF THE MATERIAL COMPOSITION OF ASH AND SLAG WASTE FROM
THE BURNING OF ZIDDA COALS
This article deals with a brief overview of the material composition of ash and slag waste from the burning of Zidda coals. Chemical and physico-chemical methods of analysis were used to determine the chemical and elemental composition of ash and slag waste from Zidda coals. It is established that macronutrients make up 98-99%, and
microelements are at the level of 0.1-0.2 % or more. It was found that, unlike slag, fly ash contains the following groups of rare metals: dispersed, refractory, rare-earth and radioactive.
Keywords: study of material composition, ash and slag waste, macro-and micro-components, decomposition, extraction.
Сведение об авторах:
Маматов Э.Д.-к.т.н., ведущий научный сотрудник, Институт химии им. В.И.Никитина НАН
Таджикистана;
ДжафаровБ.А..-аспирант, ТГПУим. С.Айни.
About authors:
Mamatov E. D.-Candidate of Technical Sciences, Leading Researcher, V. I. Nikitin Institute of Chemistry of
the National Academy of Sciences of Tajikistan;
Jafarov B. A..-Post-graduate student of TSPUnamed after S. Aini.
УДК: 544 + 546: 547 ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ В СИСТЕМЕ Ag(I) - МЕТИОНИН - ВОДА
Маджидов И.А., Бобоев М. У., Рахимова М., Нурматов Т.М.
Таджикский национальный университет, химический факультет
Аминокислота метионин и его координационные соединения с медью имеют важное практическое значение как основа антимикробных препаратов. Поэтому тема настоящей работы является актуальной для медицины и фармакологии.
Для изучения процессов комплексообразования использован метод рН-метрического титрования, в основе которого лежит реакция нейтрализации (кислотно-основное равновесие) [1-3]. При измерении значений рН среды, как обычно, пользовались стеклянным электродом. При этом, электродом сравнения служил хлорсеребряный электрод. 1 М растворы Na(H)ClO4 служили фоновыми электролитами, и с их помощью создавали постоянную ионную силу рабочих растворов, которая была равна 0,1 моль/л [4, 5].
Растворы метионина и смеси нитрата серебра с указанным лигандом определенной концентрации титровали 0,1 н NaOH. Полученные кривые титрования, т.е. зависимости рН среды от объема титранта (NaOH) для метионина (кривая 1) и смеси нитрата серебра с метионином (кривая 2) приведены на рисунке 1.
Рисунок 1. Кривая титрования метионина и смеси нитрата серебра с метионином кислотою и щелочью в системе Ag - метионин-вода при температуре 298,16 К, ионной силе раствора 0,1 и СНА=1 10-2 моль/л. Кривые относятся: 1- метионину; 2-смеси нитрата серебра с метионином. Количество, состав формирующихся в исследуемой системе координационных соединений, получен при обработке данных с помощью компьютерной программы «ЕхсеЬ>. Установлено, что в системе Ag(I)-метионин-Н2О ступенчато образуются 4 координационных соединения. Они имеют следующий состав: [Ag(HА)H2O]+;[Ag(HА)2]+; [Л^АХВДГ и ^2)]-
В сильнокислой среде образуется координационное соединение состава [Ag(HА)H2O] . Действительно, как показали исследования протолитических свойств метионина при сильнокислых значениях рН в растворе совместно с катионом метионина уже существует цвитер-ион, количество которого резко возрастает и держится в значительной области рН доминирующим. С возрастанием рН к одному лиганду во внутренней координационной сфере комплекса присоединяется ещё один, формируется частица [Ag(HА)2] . При нейтральных значениях рН в растворе доминиурет анион
