CC BY
144
ний реальных объектов [5; 6], проекции которых на плоскость близки по форме к выпуклым геометрическим фигурам.
Библиографический список
1. Садыков С.С., Савичева С.В. Предварительная обработка изображений плоских объектов в системах технического зрения // Приборостроение. - 2012. - № 2. - С. 19-24.
2. Садыков С.С., Стулов Н.Н. Методы и алгоритмы выделения признаков объектов в системах технического зрения. - М. : Горячая линия - Телеком, 2005. - 204с.: ил.
3. Грановская Р.М., Березная И.Я., Григорье-
ваА.И. Восприятия и признаки формы. - М.: Наука, 1981. - 208 с.
4. Терехин А.В. Метод описания эталонов трехмерных объектов по форме их проекций и признакам отверстий // АМиСОД. - 2013. - № 23. - С. 65-71.
5. Терехин А.В. Распознавание и классификация не наложенных объектов методом морфологического водораздела по диагональным признакам формы // Распознавание 2013. - Курск, 2013. -С. 94-96.
6. TerekhinA. V. Identification of three-dimensional objects by computing estimates based on diagonal features of forms and octree models // PRIA-11-2013. - Samara, 2013. - P. 721-723.
УДК 536.22/23+541.6
Свиридов Александр Васильевич
Мамченков Евгений Андреевич
emamchenko v@gmail. com
Акаев Олег Павлович
Костромской государственный университет им. Н.А. Некрасова
СИНТЕЗ ЖИДКОГО СТЕКЛА ИЗ МИКРОКРЕМНЕЗЕМА, ОЧИЩЕННОГО ЖИДКИМ ОТХОДОМ РЕГЕНЕРАЦИИ КАТИОНИТА
В работе рассмотрен способ очистки микрокремнезема от примесей соединений алюминия при помощи раствора, образующегося в результате промывки Na-катионита азотной кислотой. Рассмотрена возможность получения из микрокремнезема жидкого стекла.
Ключевые слова: микрокремнезем, промышленные отходы, жидкое стекло.
В настоящее время большой практический интерес для производства жидкого стекла представляют кремнеземсодержащие промышленные отходы. Одним из них является кремнегель - многотоннажный отход производства фторида алюминия. По подсчетам научно-исследовательского центра по проблемам управления ресурсосбережением и отходами только производство фтористого алюминия образует кремнегеля 0,8502,850 т на тонну продукции [7, с. 12]. Складирование кремнегеля требует все новых земельных площадей, ведет к их загрязнению. Поэтому его утилизация дает не только экономический, но и экологический эффект. Привлекательность кремнегеля для производства жидкого стекла обусловлена содержанием в нем более 80% диоксида кремния в аморфной форме, с размером частиц до 40 мкм до 75 мкм. Благодаря этому кремнегель можно рассматривать в качестве микрокремнезема.
Основным способом получения жидкого стекла является сплавление кремнеземсодержащего сырья с щелочными реагентами и последующим автоклавным растворением образующейся силикат-глыбы. Этот способ является энергоемким [1, с. 24]. Среди других способов получения жидкого стекла большой практический интерес представляет безав-токлавное растворение кремнеземсодержащего сырья в щелочных растворах. Главное преимуще-
ство безавтоклавных способов - это исключение из технологической системы автоклава, что ведет к ее упрощению. При этом повышается уровень безопасности производства, уменьшаются энергетические и капитальные затраты. Вместе с тем недостатком безавтоклавных способов является недостаточно высокая скорость растворения во многих случаях диоксида кремния. При использовании в качестве сырья промышленных отходов возникает необходимость предварительной очистки их от некоторых примесей, тормозящих процесс растворения диоксида кремния в щелочных средах. К таким примесям относятся, в частности, соединения алюминия, содержащиеся в кремнегеле.
Очистка кремнеземсодержащего сырья от нерастворимых в воде примесей соединений металлов осуществляется обычно путем обработки его кислотой с последующей промывкой водой [4-8]. При этом расходуются ценные химические продукты, что существенно повышает стоимость жидкого стекла. С целью снижения затрат для очистки крем-негеля в настоящей работе использован жидкий промышленный отход Буйского химического завода Костромской области. Он является отработанным раствором, образующимся в результате промывки №-катионита азотной кислотой. Применение его обусловлено высокой концентрацией в нем азотной кислоты (1,6 моль/л).
© Свиридов А.В., Мамченков Е.А., Акаев О.П., 2013
Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 6, 2013
17
время, Ч.
Рис. 1. Зависимость остаточного содержания оксида алюминия в кремнегеле от времени обработки
время, мин.
Рис. 2. Зависимость плотности жидкого стекла на основе кремнегеля от времени синтеза
время, мин.
Рис. 3. Зависимость силикатного модуля жидкого стекла на основе кремнегеля от времени синтеза
18
Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 6, 2013
время, тин.
Рис. 4. Зависимость выхода жидкого стекла на основе кремнегеля от времени синтеза
Очистку осуществляли путем интенсивного механического перемешивания навески кремнегеля с определенным объемом отработанного раствора при гидромодуле, равном 1:5. Для контроля степени очистки кремнегеля через промежутки времени определяли в нем остаточное содержание оксида алюминия комплексонометрическим методом. Установлено, что при такой обработке кремнегеля в течение двух часов концентрация в нем оксида алюминия снижается до значений, близких к нулю. Экспериментальные данные представлены на рисунке 1.
После удаления примесей из кремнегеля осуществляли синтез жидкого стекла в термостатиру-емом скоростном смесителе при температуре 1000С и атмосферном давлении. В процессе синтеза периодически отбирали пробы жидкого стекла и определяли по стандартным методикам плотность и силикатный модуль получаемого жидкого стекла для изучения зависимости этих показателей от времени синтеза. Наряду с этим, в работе определяли выход жидкого стекла в зависимости от времени синтеза. Экспериментальные данные представлены на рисунках 2-4.
После 80 минут синтеза плотность жидкого стекла составила 1,268 г/см3. Плотность можно повысить путем дополнительного выпаривания воды под вакуумом.
На основании экспериментальных данных можно заключить, что оптимальное время синтеза жидкого стекла из очищенного кремнегеля составляет 60 минут. При этом выход жидкого стекла приближается к 100% и достигается значение силикатного модуля, совпадающее с заданным по загрузке (рис. 3, 4). В дальнейшем происходит лишь некоторое повышение плотности жидкого стекла за счет частичного испарения воды (рис. 1).
Для оценки возможности многократного использования промышленного отхода в работе определены исходная концентрация азотной кислоты в отходе
и остаточная концентрация после очистки им кремнегеля. Установлено, что за один цикл очистки концентрация азотной кислоты снижается примерно на 11%. Поэтому данный отход можно использовать многократно для очистки кремнегеля, что будет способствовать снижению стоимости жидкого стекла.
Библиографический список
1. Баженов П.И. Комплексное использование минерального сырья для производства строительных материалов. - М.: Стройиздат, 1986. - С. 56.
2. Нажарова Л.Н., Хуснутдинов В.А. Получение жидкого стекла из серпентинита // Вестник Казанского технологического университета. -2003. - № 1. - С. 57-59.
3. Пат. 2097322 РФ, С01В 33/142 / Способ комплексной переработки серпентинита / В.В. Велин-ский, Г.М. Гусев. - № 5028576/25. Заявл. 24.02.92; Опубл. 27.11.97.
4. Пат. 2241666 РФ, C01B33/142 / Способ получения гидрофобного органофильного кремнезема из серпентинита в форме гранул / Р.Г. Фрейдлина,
A.И. Гулякин, А.А. Щелконогов, Ю.А. Козлов,
B.А. Кочелаев, Л.Н. Сабуров, С.А. Яковлева, Ю.И. Широков, Г.В. Лисичкин. - № 2003119881/ 15. Заявл. 30.06.2003. Опубл. 10.12.2004.
5. Пат. 2407704 РФ, C01B33/12 / Способ комплексной обработки серпентинитов / Н.О. Зулумян, А.Р. Исаакян, Т.А. Овсепян, А.М. Казанчян,
A.М. Терзян. - № 2008113333/05. Заявл. 09.04.2008. Опубл. 20.10.2009.
6. Пат. 2332474 РФ, C22B26/22 / Способ комплексной переработки руды, содержащей силикаты магния / Р.Г. Фрейдлина, А.И. Гулякин, Н.Б. Овчинникова, Л.Н. Сабуров, М.В. Дудина, С.А. Яковлева. - № 2006135907/02. Заявл. 10.10.2006. Опубл.
11.10.2011.
7. Сборник удельных показателей образования отходов производства и потребления / отв. исп.
B.А. Дюкин. - М., 1999. - 65 с.
Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 6, 2013
19
