Научные разработки
Научные разработки сотрудников кафедры промышленной экологии БГТУ им. В. Г. Шухова
I. Утилизация фильтрата цитрата кальция (ФЦК)
Сотрудниками кафедры Промышленной экологии разработан способ утилизации фильтрата цитрата кальция (ФЦК) – отхода производства лимонной кислоты ООО «Цитробел». ФЦК рекомендуется использовать в производстве керамического кирпича. Доказано, что ФЦК оказывает пластифицирующее и упрочняющее действие. Прочность керамического кирпича увеличивается примерно в полтора раза.
Проведены производственные испытания на Бессоновском кирпичном заводе колхоза им. Фрунзе в 2000 г. Было получено 5000 штук красного кирпича. Фильтрат цитрата кальция следует вводить в глиняную смесь при смешивании компонентов прямо в смеситель. Количество добавки ФЦК зависит от вида используемых глин. Изделия прошли испытания на прочность при сжатии (МПа), водопоглощение (%), плотность (кг/м3). Полученные образцы имели улучшенные потребительские качества и внешний вид по сравнению с контрольными образцами.
Работа выполнялась в рамках хоздоговорной темы с ОАО «Цитробел» в 2000 г.
Полное экономическое обоснование не выполнялось. Основные расходы, очевидно, будут связаны с транспортировкой ФЦК.
Дополнительные сооружения не требуются. ФЦК можно добавлять в процессе смешивания глиняной смеси прямо в глиномес вместе с затворяющей водой.
Использование ФЦК дает возможность получить высокопрочные изделия на основе природных глин, снизить себестоимость производства кирпича, сократить количество жидких промышленных отходов, улучшить экологическую обстановку в регионе.
Физико-химические свойства ФЦК
|
Показатели |
Значение |
|
рН |
5,68-6,20 |
|
Рефрактометрический показатель преломления |
1,3206-1,3406 |
|
Сухие вещества, % |
4,2-8,0 |
|
Оптическая плотность |
0,25-0,725 |
|
Электропроводность, Ом-1·м-1 |
0,00239 |
|
Вязкость, Па·с |
0,00108-0,00132 |
|
Плотность, кг/м3 |
1005-1042 |
|
Поверхностное натяжение, Н/м |
0,0701-0,0642 |
|
Пластифицирующая способность к глине |
23-25 |
Влияние ФЦК на пластифицирующую способность глины
|
Месторождение глины |
Число пластичности глины |
|
|
Без добавки ФЦК |
С добавкой ФЦК |
|
|
Бессоновское |
17 |
23 |
|
Белгородское |
18 |
25 |
Результаты испытаний* образцов из керамической массы
|
Образец |
Плотность, кг/м3 |
Водопоглощение, % |
Предел прочности при сжатии, МПа |
|
Контрольный |
1900 |
12,0 |
19,6 |
|
Глина Бессоновского месторождения с ФЦК |
1700 |
12,5 |
25,6 |
|
Глина Белгородского месторождения ФЦК |
1800 |
12,5 |
31,6 |
*испытания проводили в соответствии с ГОСТ 8462-85
Договора, в соответствии с которыми выполнялись работы по проблемам ООО «Цитробел»
|
№ п/п |
Договор |
Заказчик |
Тема |
Руководитель |
Сроки выполнения |
|
1 |
Д – 15/2000 |
ООО «Цитробел» |
Разработка технологии получения штукатурных составов на основе цитрогипса |
Свергузова С.В. |
01.03.00-31.12.00 |
|
2 |
Д – 24/2000 |
ООО «Цитробел» |
Испытание возможности использования жидких отходов завода лимонной кислоты в стройиндустрии |
Свергузова С.В. |
15.02.00-31.12.00 |
|
3 |
Д – 31/2001 |
ООО «Цитробел» |
Исследование методов консервации фильтрат цитрата кальция и промывных вод |
Свергузова С.В. |
15.05.01-25.07.01 |
|
4 |
Д – 15/2016 |
ООО «Цитробел» |
Исследование альтернативных российских и зарубежных направлений по переработке и дальнейшему использованию цитрогипса |
Свергузова С.В. |
01.04.16 – 01.09.16 |
|
5 |
У – 62/1999 |
ООО «Цитробел» |
Исследования свойств фильтрата цитрата кальция |
Свергузова С.В. |
01.08.99-15.09.99 |
|
6 |
У -140/2011 |
ООО «Цитробел» |
Проект рекультивации части земельного участка накопителя гипса ОАО БЗЛК «Цитробел» |
Пендюрин Е.А. |
21.11.11 – 21.12.11 |
|
7 |
У-19-2012 |
ООО «Цитробел» |
Исследование физико-химических свойств фильтрата цитрата кальция и разработка научно обоснованных рекомендаций |
Свергузова С.В. |
01.02.12 – 30.04.12 |
Результаты исследований опубликованы в журнале:
«Жидкие отходы производства лимонной кислоты в керамических массах» (статья в журнале «Экология и промышленность России», октябрь 2000г. с.13-14)
II. Утилизация кальцийкарбонатсодержащего отхода производства сахара из сахарной свеклы (дефеката)
Разработанные сотрудниками кафедры промышленной экологии БГТУ им. В.Г. Шухова концепции переработки кальцийсодержащего сатурационного осадка переработки сахарной свеклы (дефеката):
Возможные области применения термолизного дефеката (ТД600):
1.Углеродсодержащий сорбент для очистки сточных вод от:
- органических примесей, красителей;
- жиров, масел;
- нефтепродуктов;
- тяжелых металлов
2. По ориентировочным данным, с учетом энергозатрат на сушку и обжиг при 600 °С, получение одной тонны сорбционного материала составит около 2000 рублей (на 2013 г.).
Для сравнения приведены значения стоимости одной тонны активированных углей:
- марки АГ-3 от 80000 руб (80 руб 1 кг)
- марки БАУ-А/ДАК от 85000 руб.;
- марки КАД иодный от 80000 руб.;
- марки АР-В от 90000 руб
- активированный уголь ОУ- А от 80000 руб.;
- кокосовый активированный уголь 207 °С от 150 руб за 1 кг, или 150000 руб за 1 тонну;
- уголь активный флотационный АБГ от 80000 руб.
Эффективность очистки сточных вод нашим сорбционным материалом примерно на 15% ниже, чем на активированных углях, но цена за одну тонну разработанного нами сорбционного материала в среднем, в 40 раз ниже любого из перечисленных используемых угольных сорбентов.
Поскольку на каждом сахарном заводе отходящие газы от известковых печей имеют температуру свыше 700°С, при использовании части этого газового потока для сушки и обжига дефеката стоимость одной тонны сорбционного материала будет намного ниже, порядка 500-600 рублей за тонну.
III. Получение пигментов-наполнителей из хвостов обогащения железистых кварцитов (ХОЖК)
Хвосты обогащения железистых кварцитов (ХОЖК) относятся к одному из многотоннажных неорганических металлсодержащих промышленных отходов, неизбежно сопряженных с деятельностью горно-обогатительных комбинатов по переработке железной руды. ХОЖК «сухих пляжей» представляют собой тонкодисперсный порошок с содержанием оксидов двух и трехвалентного железа до 11% и кремнезема (SiО2) 65-72%.
Несмотря на множество разработок учеными, посвященных проблеме утилизации ХОЖК, доля их использования по-прежнему остается незначительной.
Сотрудниками кафедры Промышленной экологии разработан малоэнергоемкий способ получения железооксидных пигментов- наполнителей на основе ХОЖК Стойленского ГОКа с полной переработкой отхода. По литературным данным в Российской Федерации дефицит железооксидных пигментов, не обеспеченных отечественным производством, достигает 70 тыс т/год.
Предлагаемый нами способ получения пигментов-наполнителей должен осуществляться по упрощенной схеме: термообработка-помол.
В лабораторных условиях при соответствующих температурах были получены образцы пигментов-наполнителей от светлокрасных до краснокоричневых тонов.
Исследования свойств пигментов-наполнителей, проведенные в лаборатории завода по изготовлению красок (ЗАО «КВИЛ») показали, что краска, полученная на основе пигмента-наполнителя из отходов ХОЖК по предлагаемой технологии, по качеству не уступает масляным краскам, изготавливаемым на предприятии.
Полученные железооксидные пигменты-наполнители могут быть использованы в производстве:
- силикатных красок;
- масляных красок;
- строительных изделиях широкой номенклатуры:
- окрашенного силикатного кирпича для архитектурно-строительных целей;
- тротуарной плитки;
- цветных кладочных растворов;
- сухих строительных смесей для устройства полов и др.
Работа выполнялась в соответствии с Грантом РФФИ и Правительства Белгородской области: проект № 14-41-08054 Разработка энерго- и ресурсосберегающей технологии получения синтетических железооксидных пигментированных материалов многоцелевого назначения, основанной на механической, термической и физико-химической модификации техногенного сырья горно-обогатительных предприятий металлургического комплекса, 2014-2016 г. РУКОВОДИТЕЛЬ д.т.н., проф. Тарасова Галина Ивановна
Получен патент РФ № 2602543. Способ переработки кремнеземистых пород / Тарасова Г.И., Свергузовой Ж.А., Старостина И.В. и др.