Ежемесячный научно-технический и производственный журнал

ISSN 0131-9582

Приведена разработка технологии синтеза теплоизоляционного стеклокристаллического материала шламолита на основе буровых отходов нефтедобычи. Выполнен отбор проб бурового шлама на Комсомольском нефтегазоконденсатном месторождении, выполнена его подготовка к дальнейшему использованию, включающая в себя сушку и помол. Определен его химический и фазовый составы, подтвердившие возможность использования отхода для синтеза теплоизоляционных материалов. Разработаны серии сырьевых составов для синтеза шламолита, а также температурно-временные режимы обжига. Проведено исследование физических и химический свойств синтезированных образцов. Определен оптимальный состав для синтеза шламолита, который включает в себя 80 % бурового шлама, 15 % гидроксида натрия, 5 % тетрабората натрия, 10 % воды, синтезированный при температуре 1000 °С и обладающий плотностью 745,05 кг/м3.
В условиях глобального ужесточения экологических нормативов, особенно в РФ, традиционные методы очистки газов (циклоны, рукавные фильтры, электрофильтры), применяемые в стекловаренной промышленности, становятся недостаточными. Они эффективны лишь для улавливания взвешенных частиц, но не обеспечивают необходимой степени очистки от маркерных газообразных загрязнителей: NOx, SO2, CO. Цель исследования – разработка и экспериментальная проверка высокоэффективной комплексной системы, обеспечивающей очистку на уровне 90…95 % для газообразных примесей и приближающейся к 100 % для твердых частиц. Восстановительный катализатор на носителе из муллитокремнеземистых волокон полностью из отечественных компонентов (объем 20 см3) показал в лабораторном реакторе конверсию оксида азота NO на уровне 95 % при температуре 350 °C. Каталитический фильтрующий элемент (площадь поверхности 0,02 м2) в составе опытной установки продемонстрировал высокую эффективность одновременно по нескольким загрязнителям: NOx, – 92 %, SO2 – 96 %, температурный режим работы: 380 °C. Авторами предложена целостная цепь аппаратов для комплексной очистки, состоящая из реактора нейтрализации кислых газов, узлов подачи реагентов (извести, щелочного раствора, аммиачной воды), инерционного сепаратора, блока керамических каталитических фильтров, а также силосов извести и отработанного реагента. Исследования проводились на лабораторной и пилотной экспериментальной установке ФКИ 0,02Т Кат (НТЦ «Бакор»).
Представлены исследования физико-технических свойств композиционного материала на основе беложгущейся глины Корниловского месторождения Томской области с добавлением газообразователя. Определены физико-химические свойства глины, физико-технические свойства теплоизоляционных огнеупорных изделий на основе глинистого сырья Корниловского месторождения. Рассмотрены возможности применения материала в промышленности с высокотемпературными технологиями. Работа является продолжением статьи «Исследование свойств глин вскрышных пород Корниловского месторождения Томской области для применения в огнеупорной, керамической и нефтяной промышленности».
Изучено влияние сочетания водорастворимых солей магния и алюминия на физико-химические свойства полученной алюмомагнезиальной шпинели. Показано, что формирование алюмомагнезиальной шпинели происходит в интервале 800…1050 ? на основе ксерогелей, полученных из хлоридов и нитратов магния и алюминия. Установлено, что кристаллическая структура шпинели полностью формируется при термообработке ксерогелей из синтезированных пар солей AlCl3 + MgCl2 при 900 °C и с выдержкой 60 мин, при этом они имеют меньшие размеры кристаллитов по сравнению с остальными термообработанными ксерогелями. Выявлено, что для получения шпинели из ксерогелей, синтезированных на основе пар солей Al(NO3)3+MgCl2 и Al(NO3)3 + Mg(NO3)2, требуется более высокая температура – 1050 ?.
Методом химического осаждения синтезированы порошки иттрий-алюминиевого граната с добавлением и без добавления дисперсанта сульфата аммония. Исследовано влияние добавки дисперсанта на дисперсный состав порошков YAG, прокаленных при различных температурах. Морфология порошка исследована с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), которая выявила заметные изменения как в морфологии, так и в размерах частиц в зависимости от присутствия диспергатора. Кинетика фазовых превращений в керамических порошках, как с добавлением сульфата аммония, так и без него, детально исследована с помощью рентгенофазового анализа (РФА) и синхронного термического анализа (СТА). На основании полученных данных предложен новый механизм снижения агломерации керамических порошков YAG при использовании дисперсанта сульфата аммония, связанный с формированием промежуточных фаз сульфата и оксисульфата иттрия и их постепенным разложением с образованием фазы граната.
Методом химического соосаждения синтезированы нанокристаллические порошки иттрий-скандий-алюминиевого граната (YSAG), легированного катионами неодима Nd3+ и самария Sm3+. Проведено исследование их морфологии, фазового и гранулометрического составов. Из полученных керамических порошков с помощью различных методов прессования изготовлено три типа образцов: стандартные некомпозитные образцы сравнения, образцы с композитной структурой одного и того же состава, образцы композитной керамики с различным составом слоев. Образцы керамики первого и второго типов демонстрировали высокую прозрачность и однородность микроструктуры. Незначительное снижение светопропускания образцов третьего типа связано с наличием некоторого количества остаточных пор и включений около границы раздела слоев. Образование данных дефектов связано с отличиями в кинетике спекания составов. Исследовано влияние параметров одноосного и холодного изостатического прессования композитных компактов на микроструктуру и оптические свойства композитной керамики состава YSAG:Nd3+/YSAG:Sm3+. Показано, что на границе раздела между слоями YSAG:Nd и YSAG:Sm существует область градиентного легирования катионами самария, протяженность которой, предположительно, может зависеть от условий прессования и параметров спекания композитных компактов.
Методом химического осаждения синтезированы керамические порошки YAG:Yb, из которых были изготовлены образцы оптической керамики. На стадии синтеза порошков, а также на стадии отмывки и измельчения применяли дисперсанты – поливинилпирролидон и сульфат аммония. Представлены результаты по фазовому составу, удельной поверхности, сканирующей электронной микроскопии и распределению размеров частиц керамических порошков. Отмечено, что внесение поливинилпирролидона и сульфата аммония в состав реакционной смеси, а также растворов для промывки и измельчения изменяет распределение размеров частиц порошков и удельную поверхность и влияет на кинетику фазовых превращений. Выявлено влияние дисперсантов на оптические свойства керамики YAG:Yb и количество макродефектов.
Проведено исследование получения порошков для микроволновых диэлектриков из оксида цинка с помощью глубоких эвтектических растворителей. В результате применения различных растворителей образуется монофазный порошок ZnO, размер частиц и фазовый состав которого возможно регулировать путем изменения температуры прокаливания. Глубокие эвтектические растворители позволяют получать прекурсоры оксида цинка путем взаимодействия соответствующего глубокого эвтектического растворителя с водой без применения щелочей или гидроксида аммония, что дает повод считать такой синтез более экологически безопасным. Полученные при 500 °С наночастицы цинка обладают ярко выраженным антимикробным действием по отношению к золотистому стафилококку (S. aureus) и кишечной палочке (E. coli).
Вопросы получения клинкерной керамики в последние годы становятся максимально актуальными, в том числе это связано с задачами импортозамещения. Клинкерная керамика – продукт, который используется в агрессивных средах и характеристики которого максимально близки к высокопрочным бетонам. Для производства необходимо соблюсти баланс между себестоимостью продукции и достижением характеристик, соответствующих клинкерной керамике. Данная статья раскрывает зависимость между составом сырьевых компонентов керамики, их гранулометрическим составом, режимом обжига и ее прочностными характеристиками, полученными в лабораторных условиях из легкоплавкого и тугоплавкого сырья Сибирского региона, а также введением спекающей добавки альбитофир. Цель работы – разработать состав для производства клинкерной керамики с показателем водопоглощения 4 %.
Исследована зависимость изменения предела прочности на сжатие от температуры для огнеупорных материалов футеровки разливочного ковша ферросплавного производства – шамотного кирпича марки ШКУ. Термографический анализ наружной поверхности ковша и состояния внутренней поверхности футеровки показал, что основной причиной образования трещин можно считать термические напряжения, возникающие при значительных перепадах температур по сечению футеровки при нестационарных тепловых процессах. Определяющее влияние термических напряжений на разрушение футеровки подтверждается визуальным осмотром образцов огнеупорных материалов из кладки. Исследована зависимость прочности на сжатие от температуры новых отработанных образцов огнеупоров. Установлено, что с повышением температуры значение прочности на сжатие увеличивается в определенном интервале температур. Так, максимальное значение предела прочности при сжатии для новых шамотных огнеупоров на 44 % выше, а для частично отработанных огнеупоров – на 56 % выше предела прочности при температуре 20 ?С.