Вплив нанорозмірних утворень на колоїдно-хімічні властивості гірничометалургійних шламів - Автореферат

Крім того, у шламах присутні, також у незначній кількості, і біоколоїдні нанорозмірні структури з органічних речовин планктонного походження, які також суттєво впливають на властивості дисперсій. Для досягнення мети були поставлені й вирішені такі задачі: - розробити колоїдно-хімічну модель взаємодій дисперсій силікатів, карбонатів і оксидів заліза в прісній та мінералізованій воді з кислими газами атмосфери в умовах існування і виникнення нових наноструктурних утворень; дослідити динаміку структурної організації глинистих мінералів і значення їх нанорозмірних утворень в процесах концентрування шламів; Доведено, що карбонатно-бікарбонатно-нанокарбонатний перехід, який відбувається в умовах перемішування дисперсій, супроводжується осаджуванням гелеподібних нанокарбонатів на поверхні силікатів, що викликає зростання вязкості дисперсій; в умовах без перемішування, навпаки, відбувається зворотній процес, який супроводжується ізотермічною перегонкою гелеподібних нанокарбонатів в кристалічні карбонати і зменшенням вязкості дисперсій. Загальна оцінка отриманих даних дозволила встановити вплив на процес фільтрації біогенних утворень і карбонатів (рис.2, кр.1); NACL, біогенних утворень і карбонатів (рис.2, кр.2); NACL, Ag і карбонатів (рис.2, кр.3).1.Встановлено, що вязкість дисперсій силікатів, які входять до складу металургійних шламів, зростає в умовах їх перемішування в 3-5 разів при одночасній присутності в дисперсіях домішок CACO3, NACL і CO2 повітря. 2.Виявлено прямо протилежний фазовий перенос часток CACO3 в мінералізованих NACL дисперсіях силікатів і металургійних шламів за рахунок хімічних реакцій розчинення і переосадження CACO3 в присутності слідів CO2 в залежності від типу дисперсної системи (нанохімічна переконденсація зі зменшенням розміру часток у відкритих та ізотермічна перегонка зі збільшенням розміру часток у ізольованих системах). 3.Показано, що збільшення вязкості і стабільності суспензій металургійних шламів в присутності домішок глинистих мінералів у напрямку каолініт > гідрослюда > монтморилоніт повязане зі зростанням в мінералах в тому ж напрямку кількості і зменшенням розміру наночасток. 5.Встановлено, що грубодисперсні шлами мають у своєму складі підвищену кількість мінералів з більш високою питомою вагою (магнетит, гематит), а тонкодисперсні, навпаки - підвищену кількість мінералів з відносно низькою питомою вагою (кальцит, магнезит, силікати). 6.Доведено, що фільтраційна здатність карбонатно-залізооксидних шламів зменшується в присутності нанокарбонатів та біоколоїдних утворень і тимчасово збільшується в присутності останніх в насиченій сріблом воді, знижуючись потім знову.

1.Встановлено, що вязкість дисперсій силікатів, які входять до складу металургійних шламів, зростає в умовах їх перемішування в 3-5 разів при одночасній присутності в дисперсіях домішок CACO3, NACL і CO2 повітря.

2.Виявлено прямо протилежний фазовий перенос часток CACO3 в мінералізованих NACL дисперсіях силікатів і металургійних шламів за рахунок хімічних реакцій розчинення і переосадження CACO3 в присутності слідів CO2 в залежності від типу дисперсної системи (нанохімічна переконденсація зі зменшенням розміру часток у відкритих та ізотермічна перегонка зі збільшенням розміру часток у ізольованих системах).

3.Показано, що збільшення вязкості і стабільності суспензій металургійних шламів в присутності домішок глинистих мінералів у напрямку каолініт > гідрослюда > монтморилоніт повязане зі зростанням в мінералах в тому ж напрямку кількості і зменшенням розміру наночасток.

4.Термодинамічно та експериментально обґрунтовано колоїдно-хімічну модель взаємодій у слабколужному середовищі часток силікатів та кислих шлаків, як домішок шламів, за рахунок формування в зоні їх контакту взаємопроникаючих тоберморито-силікатно-карбонатних нанофаз.

5.Встановлено, що грубодисперсні шлами мають у своєму складі підвищену кількість мінералів з більш високою питомою вагою (магнетит, гематит), а тонкодисперсні, навпаки - підвищену кількість мінералів з відносно низькою питомою вагою (кальцит, магнезит, силікати).

6.Доведено, що фільтраційна здатність карбонатно-залізооксидних шламів зменшується в присутності нанокарбонатів та біоколоїдних утворень і тимчасово збільшується в присутності останніх в насиченій сріблом воді, знижуючись потім знову.

7.Розроблені принципи регулювання фільтраційних та седиментаційних властивостей шламів в процесах їх концентрування та переробки, які перевірені в дослідно-промислових умовах.

Головні результати дисертації викладені в роботах

1. Ковзун И.Г., Коваленко И.М., Проценко И.Т. Влияние хлорида натрия, гидроксидов железа и карбонатов на вязкость водных суспензий глинистых минералов // Коллоидный журнал. - 2005. - т.67, №1. - С.32-37. (Вибір, підготовка і аналіз зразків карбонатної глини і карбонатного залізооксидного порошку, участь у реологічних дослідженнях, аналіз експерименту і участь у підготовці статті).

2. Ковзун И.Г., Коваленко И.М., Прокопенко В.А., Проценко И.Т. Структурная организация щелочных минерализованных суспензий дисперсных минералов в сдвиговом потоке // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. - Київ: Академперіодика. - 2004. - т.2, №4. - С. 1355-1385. (Аналіз реологічного процесу, термодинамічний аналіз, пошук літератури та узагальнення висновків).

3. Ковзун И.Г. Коваленко И.М., Прокопенко В.А., Проценко И.Т. Вязкопластичные свойства глинистых минералов в хлоридно-натриевой и морской воде // Вісник Одеського національного університету . - 2004. - т.9, вип.6-7. - С. 146-154. (Відбір і аналіз зразків та реологічних методик експерименту, участь в реологічних експериментах, в підготовці матеріалів статті).

4. Белошапка И.В., Шеремет В.А., Кекух А.В., Коваленко И.М., Соловьев Г.Д., Корякин В.М. Переработка обмасленной прокатной окалины с использованием низкотемпературного крекинга // Углехимический журнал. - 2002. - № 5-6 - С. 19-22. (Проведення дослідно-промислових випробувань, участь в обговоренні та написанні статті).

5. Kovalenko I.M., Kovzun I.G., Protsenko I.T., G.N.Bila. The Influence of Aluminosilicates on Colloid-Chemical Properties of Ferrum-Containing Suspensions in Non-Eguilibrium Conditions // International Sumposium on Non-Eguilibrium Processes in Colloid and Biopartiole Systems. May 18-22. - Cracow (Poland). - 2004. - P.73. (Постановка та обговорення результатів експерименту і написання тез).

6. Kovalenko I.M., Kovzun I.G., Protsenko I.T. The Investigation of Non-Eguilibrium Processes in Ferrous - Containing Suspensions by Reological Method // International Sumposium on Non-Eguilibrium Processes in Colloid and Bioparticle Sistems. May 18-22. - Cracow (Poland). - 2004. - P.80. (Обговорення результатів та написання тез).

7. Ковзун И.Г., Коваленко И.М., Проценко И.Т. Контактная самоорганизация в щелочных силикатных композициях и ее взаимосвязь с образованием наноструктурных фаз // Тези конференції „Нанорозмірні системи. Електронна, атомна будова і властивості”. (НАНСИС 2004). - Київ: Україна - 12-14 жовтня 2004.- С.243. (Постановка експерименту, обговорення отриманих результатів та написання тез).

8. Ковзун І., Коваленко І., Прокопенко В., Проценко І. Вплив домішок карбонату кальцію на мінералізовані суспензії монтморилоніту// Десята наукова конференція „Львівські хімічні читання - 2005”. - Львів: ЛНУ МОН. - 2005. - С.40. (Обговорення результатів експерименту та написання тез).

9. Патент України на винахід № 57465А, МКИ 7 С 22В1/00. Спосіб переробки шламів металургійних підприємств / Ю.В.Брегман, О.В.Дубіна, А.В.Кекух, І.М.Коваленко, І.Г.Ковзун, В.М.Корякин, І.М.Любімов, М.М.Омесь, І.Т.Проценко, А.В.Сокуренко, З.Р.Ульберг, В.О.Шеремет; бюл.№6 - 16.06.2003. (Участь в експерименті, в підготовці формули винаходу та матеріалів патенту).

10. Патент України на винахід № 57466A, МКИ 7 С21В7/20. Карта для зневоднення та сушіння шламів /Ю.В.Брегман, О.В. Дубіна, А.В.Кекух, І.М.Коваленко, І.Г.Ковзун, В.М.Корякин, І.М.Любімов, М.М.Омесь, І.Т.Проценко, А.В.Сокуренко, З.Р.Ульберг, В.О.Шеремет; бюл.№6 -16.06.2003. (Участь в експерименті та написанні патенту).