ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

516 

 

Баланс  по  продуктам  озонирования  угля  в  хлороформе  положительный  -  111,5  % 

(табл.  1),  что  свидетельствует  о  мягкой  окислительной  деструкции  ОМУ  без 

существенного  вклада  процессов  газообразования.  На  увеличение  выхода  растворимых 

продуктов  дополнительное  влияние  оказывает  экстракция  ацетоном  нерастворимых  в 

хлороформе  кислородсодержащих  продуктов.  При  этом  одновременно  с  растворением 

продуктов озонирования происходит «очистка» внешней поверхности угольных частиц от 

продуктов  естественного выветривания  угля (выход ацетонового экстракта из исходного 

угля - 5 %), а также вымывание заключенных в поры углеводородов (выход битумоидов 

при  спирто-бензольной  экстракции  исходного  угля  -  4,2  %),  что  также  количественно 

повышает выход экстрагируемых веществ на каждой стадии процесса.  

Доля  ВР-веществ  при  озонировании  БУ  в  хлороформе  составила  61  %  ОМУ,  доля 

ВНР  -  36  %.  ВР-продукты  отличаются  повышенным  атомным  отношением  О/С  и 

содержанием  карбоксильных  и  карбонильных  групп  (табл.  1).  Характер  распределения 

полос  поглощения  в  ИК-спектре  ВР-веществ  указывает  на  присутствие  в  их  составе 

дикарбоновых  кислот  (3400,  2600,  1730  см

-1

),  ОН-группы  которых  участвуют  в 

образовании  водородных  связей.  Полосы  поглощения  при  1950  и  930  см

-1

  указывают  на 

присутствие  в  ВР-  и  ВНР-продуктах  циклических  эфиров.  Полосы  поглощения  СН

х

-

алифатических (2920, 1460, 1380 см

-1

) групп у ВР-веществ менее интенсивны, чем у ВНР, по-

видимому,  из-за  присутствия  в  составе  последних  длинноцепных  алифатических  и 

циклогидроароматических  соединений,  а  также  кислот  с  большей  длиной  углеводородной 

цепи.  

Методом  хромато-масс-спектрометрии  в  составе  ВР-продуктов  озонирования  

идентифицированы моно- (С

8

-С

16

) и дикарбоновые (С

4

-С

10

) алифатические кислоты, ди- и 

трикарбоновые ароматические кислоты, а также небольшие количества (3 %) оксо-, окси- 

и  гидроксиароматических  кислот  (табл.  2).  Одновременно  с  кислородсодержащими 

соединениями в составе выделенных продуктов содержатся длинноцепные алканы состава 

С

16

-С

20 

и алкены С

12

  -  экстрагируемые  растворителем  битумоиды,  которые  цементируют  

внутрипоровые  полости  угля.  Отметим,  что    основу  ВР-продуктов    составляют 

алифатические (около 50 %) и ароматические (около 30 %) кислоты.  

 

Таблица 2 – Компонентный состав продуктов озонирования майкубенского БУ 

 

Наименование класса соединений 

Относительное содержание компонентов, 

% к сумме хроматографируемых для продуктов 

ВР  

ВНР  

Алифатические дикарбоновые кислоты 

(С

4

-С

10

) 

1,5 

0 

Алифатические монокарбоновые 

кислоты (С

8

-С

16 

и С

18-

С

24 

в ВР- и ВНР-

продуктах соответственно) 

48,2 

14,1 

Непредельные кислоты (С

18

) 

0 

12,5 

Бензолдикарбоновые кислоты 

29,3 

14,9 

Бензолтрикарбоновые кислоты 

0 

4,9 

Оксо-, окси- и гидроксиароматические 

УВ 

2,9 

8,1 

Азотсодержащие оксоароматические 

УВ 

3,0 

5,8 

Серусодержащие УВ 

0 

1,6 

Алифатические УВ (С

16

-С

26

) 

9,6 

38,1 

Непредельные УВ (С

12

) 

5,5 

0 

 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

517 

 

Состав  ВНР-продуктов  отличается  большим  разнообразием  классов  соединений,  а 

также  наличием  соединений  с  большей  длиной  углеродной  цепи  (табл.  2).  Помимо 

монокарбоновых  алифатических  (14  %),  непредельных  (12,5  %)  и  ароматических  (20  %) 

кислот, ВНР-вещества предствлены оксо-, окси-, гидрокси- (8 %) и азосоединениями (5,8 

%)  ароматического  и  гидроароматического  характера.  Довольно  значительную  долю  (38 

%)  в продуктах составляют длинноцепные алканы состава С

18

-С

26

.   

Таким  образом,  анализ  состава  экстрагируемых  продуктов  свидетельствует,  что 

бурые угли Майкубенского месторождения Казахстана имеют алифатико-ароматическую 

природу. Отсутствие в продуктах ароматических кислот с числом карбоксильных групп и 

бензольных  колец  три  и  более  свидетельствует  о  слабоконденсированном  характере 

ароматических структурных единиц  в ОМУ.  При этом достаточно высокое содержание в 

продуктах  непредельных  соединений  с  18  атомами  углерода  свидетельствует  о  весомом 

вкладе в их образование липидной составляющей растений-углеобразователей.  

Поскольку  продукты  озонирования  майкубенского  БУ  являются  концентратами 

ценных  органических  кислот,  имеет  определенный  интерес  рассматривать  их  в  качестве 

сырья для получения полиэфирных смол, применяются при производстве лакокрасочных 

материалов, полиуретанов, электроизоляционных покрытий.  

С  использованием  в  качестве  мономера  глицерина  НО-СН

2

СН(ОН)-СН

2

-ОН  в 

результате реакции поликонденсации были получены полиэфирные смолы (ПЭС) темно-

коричневого цвета (табл. 3).  

Если кислотность продуктов озонирования (ПО) составляла 268 мг/г, то ПЭС на их 

основе – 21,3 мг/г, что свидетельствует о высокой степени поликонденсации полученного 

полимера посредством образования эфирных и/или сложноэфирных групп и о некоторой 

степени  сшивки.  ПЭС  на  основе  глицерина  имеет  вид  каучукоподобного  полимера  с 

низкими адгезионными свойствами и эластичностью. Растворимость ПЭС в нейтральных 

органических  растворителях  и  минеральных  кислотах  низкая  и  несколько  возрастает  в 

полярных растворителях и растворе щелочи. 

 

Таблица 3 – Характеристики полиэфирных смол на основе глицерина  

 

Образец 

КЧ, 

мг/г 

ЭЧ, 

мг/г 

Растворимость в растворителях* 

бензол  гексан  ацетон 

уксусная 

кислота 

спирто-

бензол 

0,1 н 

H

2

SO

4

 

0,1 н 

NaOH 

ПО 

268 

185 

н 

н 

р 

р 

р 

м 

р 

ПЭС 

21,3 

223 

н 

н 

м 

р 

м 

н 

м 

*где  р - растворим, м – мало растворим, н - не растворим 

 

Поскольку  состав  продуктов  озонирования  БУ  аналогичен  по  составу  нефтяным 

продуктам  окисления,  их  также  можно  рассматривать  в  качестве  заменителей 

существующих  оксигидрильных  флотореагентов  с  полярной  кислородсодержащей 

группой  (н-р,  олеина,  сульфатного  мыла,  таллового  масла,  нафтеновых  кислот, 

синтетических  жирных  кислот,  кубовых  остатков  синтетических  жирных  спиртов, 

окисленных  углеводородов,  отходов  масло-жировых  и  других  химических  производств 

[6]). Подобные по составу реагенты применяются в процессах флотационного обогащения 

окисленных  руд  цветных  металлов,  а  также  несиликатных  солей  щелочноземельных 

металлов и карбонатов черных металлов, а также в качестве вспенивателей при флотации 

каменных углей.  

Остаточные  после  извлечения  продуктов  озонирования  угли  ввиду  высоких 

содержаний  кислорода  (28%)  и  кислородсодержащих  групп  кислого  характера  (>  7  мг-

экв/г) наряду  с  естественноокисленными  углями этого месторождения и их гуминовыми 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

518 

 

кислотами  [5]  также  могут  найти  квалифицированное  применение  в  качестве 

ионообменников при адсорбции тяжелых металлов из сточных вод и почвы. 

 

Заключение 

 

Установлено,  что  в  результате  жидкофазного озонирования  органическое  вещество 

выветрившегося майкубенского бурого угля более чем на 85 % может быть переведено в 

растворимые  в  полярных  органических  растворителях  продукты.  По  составу  продуктов 

озонирования  можно  судить,  что  бурые  угли  Майкубенского  месторождения  Казахстана 

имеют  алифатико-ароматическую  природу.    Высокая  степень  конверсии  ОМУ  в  жидкие 

продукты в совокупности с высоким содержанием в продуктах органических кислот дают 

основание  для  рекомендации  использования  окисленных  углей  вскрышных  пластов  в 

качестве сырья для получения органических кислот, полиэфирных смол, флотореагентов и 

ионобменных материалов. 

 

Список литературы 

 

1

 

Кухаренко Т. А. Окисленные в пластах бурые и каменные угли.-М.: Недра, 1972. - 

216 с. 

2

 

Сапунов В.А.  Деструкция и окисление ископаемых углей. - Киев: Наукова думка, 

1979. - С. 56-85. 

3

 

Патраков  Ю.Ф.,  Федорова  Н.И.  Интенсификация  процесса  термического 

растворения кангаласского бурого угля в тетралине // Химия твердого топлива. -2004. - № 1. 

- С. 50-55. 

4

 

Семенова  С.А.,    Патраков  Ю.Ф.,    Батина  М.В.  Состав  продуктов  озонирования  в 

хлороформе  низкометаморфизованных  углей  различного  генетического  типа  //  Химия  в 

интересах устойчивого развития. -2008. - Т. 16. - С. 433-439. 

5

 

Амирханова  А.К.,  Аккулова  З.Г.  Синтез  и  ионообменные  свойства 

аминопроизводных окисленных углей // Химия в интересах устойчивого развития. - 2006. 

- Т.14. - С. 231-235. 

6

 

Хан Г.А., Габриелова Л.И., Власова Н.С. Флотационные реагенты и их применение. 

- М.: Недра, 1986. - 271 с. 

 

References 

 

1 Kukharenko T.A. oxidized in the formations and brown coals. M .: Nedra, 1972. 216 p.( 

(in Russian). 

2 Sapunov V.A. The degradation and oxidation of fossil fuels. Naukova Dumka, 1979, pp 

56-85. (in Russian). 

3  Patrakov  Y.F.,  Fedorova  N.I.  The  intensification  of  the  process  of  thermal  dissolution 

Kangalassky brown coal in tetralin. Solid Fuel Chemistry, 2004. № 1. S. 50-55. (in Russian). 

4  Semenov  SA,  Patrakov  YF,  MV  Batina  The  composition  of  the  ozonation  product  in 

chloroform  nizkometamorfizovannyh  coals  of  different  genetic  type.  Chemistry  for  sustainable 

development. 2008. T. 16. S. 433-439. (in Russian). 

5  Amirkhanova  AK  Akkulova  ZG  Synthesis  and  ion-exchange  properties  of  amino 

derivatives of oxidized coal . Chemistry for Sustainable Development, 2006. T.14. Pp 231-235. 

(in Russian). 

6  Han  G.A.,  Gabrielova  L.I.,  Vlasova  N.S.  Flotation  reagents  and  their  use.  M:  Nedra, 

1986. 271 p. (in Russian). 

 

 

 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

519 

 

УДК 536.63+546.65:72 

 

1

Сергазина С.М.*, 

2

Касенов Б.К., 

3

Еркасов Р.Ш., 

1

Нурмуханбетова Н.Н.  

 

1

Кокшетауский государственный университет имени Ш. Уалиханова, г. Кокшетау, 

Казахстан 

2

Химико-металлургический институт им. Ж. Абишева, г. Караганда, Казахстан 

3

Евразийский национальный университет им. Л. Гумилева, г. Астана, Казахстан 

Е-mail: samal_sergazina@mail.ru 

 

Теплоемкость феррита GdMgFe

2

O

5,5

   в интервале 298.15-673К 

 

В данной работе твердофазным способом из соответствующих оксидов синтезирован 

феррит  состава  GdMgFe

2

O

5,5

.  Установлено,  что  данное  соединение  кристаллизуется  в 

тетрагональной сингонии. Экспериментально проведено исследование теплоемкости. 

Ключевые слова: теплоемкость, сингония, твердофазный способ, рентгенография. 

 

1

Серғазина С.М.*, 

2

Қасенов Б.К., 

3

Ерқасов Р.Ш., 

1

Нурмуханбетова Н.Н. 

 

1

Ш.Уәлиханов атындағы Көкшетау мемлекеттік университет, Көкшетау қ., Қазақстан 

2

Ж. Әбишев атындағы химия-металлургиялық институті, Қарағанда қ., Қазақстан 

3

Л. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, Астана қ., Қазақстан 

 

298.15-673К аралығындағы GdMgFe

2

O

5,5

   ферриттің жылу сыймдылығы 

 

Осы жұмыста қатты фазалы әдісі арқылы тиісті оксидтерден құрамы GdMgFe2O5,5 

болып  келетін  феррит  синтезделген.  Бұл  қосылыс  тетрагоналды  сингония  түрінде  

кристалданады. Экспериментальды түрде  жылу сыйымдылығы зерттелінді. 

Түйін сөздер: жылу сыйымдылығы, сингония, қатты фазалы әдісі, рентгенография. 

 

S.M. Sergazina, B.K. Kasenov, R.Sh. Erkasov, N.N. Nurmuchanbetova 

 

1

Sh. Sh.Ualikhanov Kokshetau state university, Kokshetau, Kazakhstan 

2

Zh. Abishev Institute of chemical-metallurgy, Karaganda, Kazakhstan 

3

L. Gumilev Eurasian National University, Astana, Kazakhstan 

 

The heat capacity of the ferrite GdMgFe

2

O

5,5

 in the range 298.15-673K 

 

In  this  work  by  solid-phase  method  ferrite  composition  GdMgFe2O5,5  was  synthesized 

from  the  corresponding  oxides.  It  was  found,  that  this  compound  crystallizes  in  the  tetragonal 

crystal system. Heat capacity was experimentally investigated.  

Keywords: heat capacity, crystal structure, solid-phase method, radiography. 

 

Введение 

 

Методом  динамической  калориметрии  в  интервале  температур  298.15-673К 

исследована  его  теплоемкость.  Выявлен 



-образный  пик  при  548К,  соответствующий 

фазовому  переходу  второго  рода.  Выведены  уравнения  температурной  зависимости  его 

теплоемкости.  Вычислены  температурные  зависимости  термодинамических  функций  

S

o

(T), H

o

(T) – H

o

(298,15)  и Ф

**

(Т). 

Ферриты занимают важное место среди магнитных материалов, которые являются 

конструкционными  материалами  в  вычислительной  технике,  радиоэлектронике  и 

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ

 

 

520 

 

телемеханике 



1



.  Цель  настоящей  работы  –  исследование  теплоемкости  феррита 

GdMgFe

2

O

5,5

.  

 

Эксперимент 

 

Синтез проведен твердофазным взаимодействием соответствующих по стехиометрии 

смесей  оксидов  Gd

2

O

3

  марки  «ос.  ч.»,  Fe

2

O

3 

и  MgCO

3

  квалификации  «ч.д.а.». 

Стехиометрические  количества  исходных  веществ  тщательно  перемешивались, 

перетирались  и  подвергались  к  термообработке  при  1200-1500

о

С  в  течение  20  часов. 

Низкотемпературный отжиг проведен при 400

о

С в течение 10 часов. 

Рентгенофазовый анализ полученного феррита проводили на установке ДРОН – 2,0 с 

использованием СоK



 - излучения, U=30кВ, J=10мА, скорость вращения 1000 импульсов в 

секунду,  постоянная  времени 



=5сек,  интервал  углов  2



  от  10  до  90

о

.  Интенсивность 

дифракционных  максимумов  оценивали  по  100  бальной  шкале.  Индицирование 

рентгенограммы  проводили  методом  гомологии  [2].  В  качестве  индифферентной 

жидкости  для  определения  пикнометрической  плотности  служил  толуол.  Установлено, 

что  данный  феррит  кристаллизуется  в  тетрагональной  сингонии  со  следующими 

параметрами решетки: а=10,94; с=14,50Å; V

o

=1735,4Å

3

, Z=16; V

o

эл.яч.

=108,4Å

3

; 



рент.

=5,83; 



пикн.

=5,67



0,15г/см

3

 и имеет структурный тип шпинели.  

Исследование изобарной теплоемкости данного феррита проводили на калориметре 

ИТ-С-400 . Опыты проводились в режиме монотонного, близкого к линейному разогрева 

образца  со  средней  скоростью  около  0,1  К  в  секунду.  Измерительная  схема  прибора 

обеспечивает замер уровня температуры в фиксированных точках в низу и вверху рабочей 

ячейки через 25 К с помощью встроенного в прибор потенциометра постоянного тока  и 

переключателя.  Режим  работы  выбран  таким,  чтобы  поправки  на  изменение 

теплофизических свойств и скорости разогрева в обычных условиях не превышал 1-2% и 

в  расчетных  формулах  их  можно  было  бы  не  учитывать.  Время,  затрачиваемое  на 

измерение  во  всем  интервале  температур,  с  обработкой  экспериментальных  данных 

составляло не более 2,5 часов. Максимальная погрешность измерения на приборе ИТ-С-

400  согласно  паспортным  данным  составляет  в  пределах 



  10  %  [3,  4].  Хладагентом 

служил жидкий азот.  

При каждой температуре через 25К было проведено по пять параллельных опытов, 

полученные  результаты  времени  запаздывания  на  тепломере  усреднялись  и 

обрабатывались  методами  математической  статистики.  Для  усредненных  значений 

удельных  теплоемкостей  при  каждой  температуре  рассчитывались  среднеквадратичные 

отклонения  (



),  а  для  усредненных  значений  мольной  теплоемкости  вычисляли 

случайную  составляющую  погрешности  (





) 



4,  5



.  Во  всех  таблицах  случайная 

составляющая  погрешности  (





)  выражена  в  Дж/(моль



К),  а  среднеквадратичное 

отклонение (



) в Дж/(г



К). 

Проверка работы прибора производилась путем определения теплоемкости 



-Al

2

O

3

. 

Полученное значение  C

p



(298,15)Al

2

O

3 



76,0Дж/(моль·К)



  удовлетворительно  согласуется 

с рекомендованным данным [79,0 Дж/(моль·К)] [6].  

 

жүктеу/скачать 31,15 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: