CC BY
25
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ЗАМЕНА ГЛИНОЗЕМА В СОСТАВЕ ШИХТЫ ТАРНОГО СТЕКЛА НА ГЛИНОЗЕМСОДЕРЖАЩИЕ ОТХОДЫ ГАЗОХИМИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
Бабаев Забибулла Камилович
профессор Ургенчского государственного университета, 220100, Узбекистан, г. Ургенч, ул. X Алимджана, д.14
E-mail: [email protected]
Казаков Умрбек Аллаберганович
преподаватель Ургенчского государственного университета, 220100, Узбекистан, г. Ургенч, ул. X Алимджана, д.14
E-mail: [email protected]
Сабуров Омонбой Рахимович
координатор по делам предпринимательства молодежи Хорезмской области,
220100, Узбекистан, г. Ургенч, ул. A. Tемур
Назарбаева Наргиза Айбек кизи
студент Ургенчского государственного университета, 220100, Узбекистан, г. Ургенч, ул. Х. Алимджана, д.14
Ражапов Шахзодбек Хасанбой угли
студент Ургенчского государственного университета, 220100, Узбекистан, г. Ургенч, ул. Х. Алимджана, д.14
REPLACEMENT OF ALUMINOUS IN THE COMPOSITION OF THE SHIELD OF THE TARGET GLASS ON THE ALUMINUM-CONTAINING WASTE OF THE GAS-CHEMICAL COMPLEX
Zabibulla Babaev
Professor of Urganch State University, 220100, Uzbekistan, Urgench, H. Alimjon street, 14
Umrbek Kazakov
Teacher of Urganch State University, 220100, Uzbekistan, Urgench, H. Alimjon street, 14
Omonboy Saburov
Coordinator for business development of the enterprise, low income Khorezm region,
220100, Uzbekistan, Urgench, H.A. Temur
Nargiza Nazarbaeva
Student of Urganch State University, 220100, Uzbekistan, Urgench, H. Alimjon street, 14
Shaxzodbek Rajapov
Student Urganch State University, 220100, Uzbekistan, Urgench, H. Alimjon Street, 14
Библиографическое описание: Замена глинозема в составе шихты тарного стекла на глиноземсодержащие отходы газохимического комплекса // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. Бабаев З.К. [и др.]. 2018. № 5(50). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/5922
№ 5 (50)_1ьхничь1*иь науки_май. 2018 г.
АННОТАЦИЯ
В статье приведены данные по замене технического глинозёма в составе тарного стекла на глинозём содержащий отход газохимического комплекса. В ходе эксперимента установлено, что содержащие ингредиенты в составе отхода на свойства тарного стекла отрицательное влияние не оказывают. Методом химического, дифференциально-термического и рентгенографического анализа установлены пригодность данного отхода в процессе варки стекла. Предложенное инновационное решение приводит к снижению себестоимости стекла, а также к оздоровлению окружающей среды.
ABSTRACT
The article contains data on the replacement of technical alumina in the composition of container glass with alumina containing the waste of the gas chemical complex. In the course of the experiment, it was established that the ingredients containing in the waste composition do not have a negative effect on the properties of the container glass. The suitability of this waste in the process of glass cooking is established by methods of chemical, differential-thermal and radiographic analysis. The proposed innovative solution leads to a reduction in the cost of glass and also to the improvement of the environment.
Ключевые слова: Тарное стекло, глинозём содержащий отход, полевой шпат, дифференциально-термический и рентгенографический анализ.
Keywords: Tarnish glass, alumina containing waste, feldspar, differential-thermal and radiographic analysis.
Оксид алюминия (Al2O3) применяется в производстве тарных (3-12 мас.%), химико-лабораторных и электротехнических (2-25 мас.%) термометрических, листовых и других типов стекол [8], что позволяет повысить их термическую и химическую стойкость, увеличить прочность и твердость, а также снизить склонность стекла к кристаллизации. Однако, при введении высокого содержания А1^3 в состав стекла повышается высокотемпературная вязкость и затрудняется варка стекла. Поэтому оксид алюминия вводят в состав стекла в ограниченных количествах, например для оконных и полированных стекол не больше 1,7 маса %.
В составы шихты для промышленных стекол оксид алюминия вводят посредством технического глинозема или природных глинозем содержащих материалов - полевых шпатов, пегматитов и каолинов.
Технический глинозем представляет собой порошок белого цвета, содержащий до 99 маса% Al2Oз. Его получают путем химической переработки алюминий содержащего сырья [4]. Применение технического глинозема в стекольной промышленности ограничено из-за его высокой стоимости. В данной работе рассматриваются результаты исследования замены технического глинозема в составе шихты
тарных стекол на глиноземсодержащий отходы газохимического комплекса.
Глиноземсодержащий отход - отработанный катализатор - образуется в процессе полимеризации за счет адсорбции алюминий содержащим катализатором титановых солей, поглощения летучих компонентов HCl, CH3COOH и некоторых других соединений. По внешнему виду гранулы глиноземсодержа-щего отхода имеют форму шарика и являются неогнеопасными [7]. Химический состав отработанного катализатора (обоженнного при
1200 °С) включает, мас. %: 95,11 A^; 0,87 Na2O; 0,84 SiO2; 0,26 Fe2O3; 0,095 TiO2; 0,30 MgO; 0,01 MnO; 0,42 CaO; 0,17 K2O; 0,01 P2O5; 0,30 SO3; 1,77 прочие примеси. Как видно из химического анализа представленная проба удовлетворяет требованиям для использования в производстве стеклоизделий. Вредные примесные оксиды, вошедщие в состав шихты с глиноземсодержащим отходом при условии введения его в количестве до 2,0 мас. % будут незаметными.
На кривых ДТА исходного глиноземсодержа-щего отхода (рис.1) наблюдается эндотермический эффект при 98,6 °С, который может быть обусловлен удалением физически связанной воды, что согласуется с данными [2].
Рисунок 1. Кривая ДТА глинозем содержащего отхода
№ 5 (50)
Экзотермический эффект при 340 °С может быть связан со сгоранием и удалением примесей органических соединений типа циклогексана и др. Экзоэф-фект при 526 °С может быть обусловлен формированием низкотемпературных фаз А12Оз (с Fe2Oз). Появление размытого эндоэффекта при 823 °С в соответствии с данными [1; 6] связано с полиморфным переходом у-АЪОз в а-АЪОз.
На штрихдифрактограмме исходного глинозем-содержащего отхода (рис. 2, кривая 1) присутствуют рефлексы с межплоскостными расстояниями а/и=0,3160; 0,2810; 0,2340; 0,1993; 0,1856; 0,1656; 0,1526; 0,1447; 0,1433; 0,1391 нм, относящиеся к кристаллическим фазам 0-АЪОз и у-АЪОз.
На дифрактограмме термообработанного при 1000 °С глиноземсодержащего отхода (рис. 2, кривая 2) установлены рефлексы кристаллических фаз, которые характерны для безводной формы 9-АЪОз (а/и =0,з480; 0,2820; 0,2560; 0,2з10; 0,2080; 0,1900; 0,1741; 0,1603; 0,1536; 0,1401нм) и у-АЪОз (^п=0,2380; 0,1993; 0,1390), что согласуется с данными [6;3;5].
май, 2018 г.
Для алюмосодержащего отхода, обожжённого при 1200 °С (рис. 2, кривая 3) в результате происходящих термических превращений наблюдается формирование кристаллических фаз, состоящих из 9-А12Оз, у-А12Оз и а-А12Оз, о чем свидетельствует появление характерных для 9-АЪОз дифракционных отражений с d/n =0,2740; 0,2590; 0,1603, для у-АЪОз а/и =0,2280; 0,1998; 0,1395), для а-АЪОз (а/и= 0,з490; 0,2410; 0,2090; 0,1537; 0,1406 нм). В соответствии с данными [6] при нагревании технического А12Оз в условиях достаточно высокой температуры (например, 1200 °С и выше) модификация у-АЪОз быстро переходит в альфа-форму, однако при меньших температурах может вызвать, вероятно, укрупнение кристаллов без заметного образования а-А12Оз.
На дифрактограмме образца, термообработан-ного при 1400 °С (рис. 2, кривая 4), отмечено присутствие отражений кристаллической фазы а-А12Оз с ^п = 0,з490; 0,2790; 0,2690; 0,2550; 0,2з90; 0,2170; 0,2080; 0,1742; 0,160з; 0,1550; 0,1514; 0,1406; 0,1з74.
Рис. 2. Штрихи дифрактограмм исходного (1) и термообработанного при 1000 (2); 1200 (3) и 1400 (4) °С
глиноземсодержащего отхода
На основании проведенных исследований можно предположить, что глиноземсодержащий отход в процессе термообработки на стадиях получения стекла претерпевает ряд изменений, окончательно приводящий к получению глинозема в форме а-Al2O3. Это предположение служило основанием замены технического глинозема в составе шихты тарного стекла на глиноземсодержащий отход. Для этих
целей в лабораторных условиях был проверен синтез ряда составов стекла, состоящих из технического глинозема (как прототип) и глиноземсодержащего отхода, содержание которого варьировалось в пределах от 0 до 100 %, с шагом вариации 25 %. Составы опытных шихт приведены в табл. 1.
Таблица 1.
Составы шихт (на 1000 г) для варки тарного стекла
№ Компоненты шихты Содержание компонентов шихты, г
ТС ОС-1 ОС-2 ОС-3 ОС-4
1 Кварцевый песок 598,9 598,9 598,9 598,9 598,9
2 Доломит 173,7 173,7 173,7 173,7 173,7
3 Кальцинированная сода 215,0 215,0 215,0 215,0 215,0
4 Сульфат натрия 9,9 9,9 9,9 9,9 9,9
5 Технический глинозем 2,5 1,875 1,25 0,625 0
Глиноземсодержащий отход 0 0,625 1,25 1,875 2,5
Примечание: ТС - промышленный состав шихты тарного стекла
Подготовка исходных сырьевых материалов осуществлялось по заводской технологии. Глиноземсо-держащие отходы измельчались в шаровой мельнице до прохождения через сито №1,1. Варка стекла осуществлялась в лабораторной электрической печи с силлитовыми нагревателями при температуре
1450 °С, с выдержкой при максимальной температуре в течение 1 ч. Стекло отжигалось в муфельной печи при температуре 600-650 °С. Физико-технические характеристики синтезированных стекол приведены в табл.2.
Таблица 2.
Физико-технические свойства опытных стекол
Составы стекол Показатели свойств
Плотность, кг/м3 Химическая устойчивость (расход 0,01 моль/дм3 раствора Н^ на 1 г стеклянных гранул) см3/г ТКЛР, а^107, °С-1 Оптическое светопро-пус-кание, % Термо-стой-кость, °С
ТС 2480 0,58 92 86 120
ОС- 2479 0,58 92 86 120
ОС-2 2480 0,59 92 86 120
ОС-3 2479 0,59 92 86 120
ОС-4 2480 0,58 92 86 120
Как видим из приведенных данных все составы удовлетворяю требованиям ГОСТ Р 52022-2003 «Тара стеклянная для пищевой и парфюмерно-косметической продукции». Кроме того такое инновационное решение приемлемо как в экономическом, так и технологическом плане.
Таким образом, установлена возможность замены технического глинозема в составе шихты тар-
ного стекла на глиноземсодержащие отходы газохимического комплекса. Показатели свойств полученных стекол полностью соответствуют нормативным требованиям, а в экономическом плане представленная инновационная разработка является высокорентабельным, ресурсосберегающим техническим решением.
Список литературы:
1. Берг Л.Г. Введение в термографию. - М.: Наука, 1969. - 396 с.
2. Иванова В.П., Касаттов Б.К., Красавина Т.Н., Розина Е.Л. Термический анализ минералов и горных пород. -Л.: Недра, 1974. - 254 с.
3. Липсан Г., Стипл М. Интерпретация порошковых рентгенограмм. - М.: Мир, 1972. -384 с.
4. Логинова И.В., Кырчиков А.В., Пенюгалова Н.П. Технология производства глинозема. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2015. - 336 с.
5. Павлушкин Н.М., Сентюрин Г.Г, Ходаковская Р.Я. Практикум по технологии стекла и ситаллов. - М.: Издательство литературы по строительству, 1970. - 512 с.
6. Папко Л. Ф. Физико-химические методы исследования неорганических веществ и материалов. Минск: БГТУ, 201з. - 95 с.
7. Хакимова Г.Н. Состав, свойства и применение стеклоэмалевых покрытий на основе глауконитсодержащего песка Крантауского месторождения. Дисс. канд.техн.наук. Ташкент, 2012.
8. Химическая технология стекла и ситаллов / Под.ред. Н.М. Павлушкина. -М.: Стройиздат, 1983. - 432 с.
