И. К. Бейсембетов ректор Зам главного редактора
жүктеу/скачать 51,43 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Механохимиялық активтендірілген фосфорит және мұнай күкірті қоспасын рентгенофазалық және термиялық зерттеу Түйіндеме.
- X-ray and thermal study of the mechanochemically activated mixture phosphorite with oil gray Summary.
- С КОМБИНИРОВАННЫМ ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ Аннотация
- Рис. 4.
● Х и м ия - ме т а л л ург ия ғ ы л ы мда ры
100
200 300
400 500
600 700
800 900
Temperature /°C 0.2
0.4 0.6
0.8 1.0
DSC /(uV/mg) 90 92 94 96 98 100 TG /%
[1.1] TG Mass Change: -9.13 % [1.1] TG Mass Change: -2.36 % [1.1] [1.1]
exo
Рис. 2. Дериватограмма фосфорита Каратау
100 200 300
400 500
600 700
Temperature /°C 0.2
0.4 0.6
0.8 1.0
1.2 1.4
DSC /(uV/mg) 86 88 90 92 94 96 98 100 TG /% [1.1] TG Mass Change: -14.57 % [1.1] TG Mass Change: -2.07 % [1.1]
[1.1] exo
Снижение температурного интервала эндоэффектов обусловлено нарушением кристаллической решетки фосфорита в процессе диспергирования. По-видимому, нарушение структуры фосфатного минерала способствует фтороудалению из фосфорита при пониженной температуре. На это указывает более низкое содержание фтора в диспергированном фосфорите (2,2% F) по сравнению с природным фосфоритом (2,4% F). Кроме того, при механической активации фосфорита присутствующие в нем карбонатные соединения также подвергаются структурным изменениям, что, вероятно, снижает температуру их диссоциации. Например, разложение карбонатов магния (MgCO 3 ) может начинаться не при 400 0 С, а
при более низкой температуре. Снижение температуры процессов фтороудаления и диссоциации карбонатных примесей подтверждается меньшей потерей массы диспергированной пробы фосфорита (2,07%) в интервале 590-685 0 С по сравнению с природным фосфоритом, который при 600-730 0 С теряет 2,36% от исходной массы. То есть в механически активированном фосфорите первый эндоэффект соответствует протеканию нескольких процессов: удалению воды, фтора и началу разложения карбонатов. Общая потеря массы возрастает на 4,91 по сравнению с исходным фосфоритом.
№2 2016 Вестник КазНИТУ
522 ● Х и м ик о - ме та л л у рг и че ски е на ук и
Добавка нефтяной серы, как видно из рисунка 4, изменяет характер кривых ДТА и ТГ на термограмме.
100 200 300
400 500
600 700
800 900
Temperature /°C 0.0
0.1 0.2
0.3 0.4
0.5 0.6
0.7 0.8
0.9 DSC /(uV/mg) 82 84
88 90 92 94 96 98 100 TG /%
[1.1] TG Mass Change: -0.64 % [1.1] TG Mass Change: -7.98 % [1.1] TG Mass Change: -8.46 % [1.1] TG Mass Change: -1.33 % [1.1] DSC Peak: 108.7 °C, 0.020302 uV/mg, 18.1 min [1.1] DSC Peak: 280.3 °C, 0.34218 uV/mg, 52.0 min [1.1] [1.1]
exo
В отличие от двух вышеописанных термограмм на кривой ДТА диспергированной смеси фосфорита с серой дополнительно к двум эндотермическим эффектам прописывается один экзотермический эффект в области 275-305 0 С с максимумом при 280 0 С. Несколько уменьшается температурная область первого эндоэффекта 25-150 0 С, а его минимум смещается до 108,5 0 С. В то же время минимум второго эндоэффекта, лежащего в интервале 615-700 0 С, уходит в значения больших температур 695 0 С, что на 10 0 С выше, чем у диспергированного фосфорита (рисунок 3). Кривая нагревания диспергированной смеси фосфорита с серой (рисунок 4) показывает, что потеря массы образца идет в три ступени, в отличие от кривых нагревания фосфорита (рисунок 2) и диспергированного фосфорита (рисунок 3). На первой ступени в интервале температур 25-150 0 С теряется 7,98% от исходной массы образца. На второй ступени при 275-300 0 С потеря массы составляет 8,46%. То есть до 280 0 С теряется из образца 16,44% от общей массы образца. На третьей ступени из диспергированной смеси при 615-700 0 С выделяется 1,33% от начального веса пробы, что на 0,74% меньше, чем у диспергированного фосфорита при 680 0 С. Из анализа термограммы следует, что добавка к фосфориту нефтяной серы углубляет структурные изменения фосфорита, что приводит к снижению температуры процессов фтороудаления и диссоциации карбонатных соединений. Нельзя также исключать вероятность взаимодействия фосфорита с нефтяной серой при их совместном диспергировании, поскольку в условиях механической активации заметно увеличивается температура обрабатываемой смеси и возможно образование менее устойчивых линейных (бирадикалов и др.) форм серы, которые возможно способны в исследуемых условиях окисляться и взаимодействовать с дефектной структурой. На протекание более глубоких процессов в фосфорите в случае добавки серы указывает увеличение общей потери массы образца на 1,13% по сравнению с диспергированным фосфоритом (рисунок 3). Для выяснения процессов, протекающих при нагреве фосфоритов и смеси с нефтяной серой, получены образцы при температурах, соответствующих минимумам эндоэффектов (100, 700, 800 0 С) и максимумам экзоэффектов (280, 247 0 С). Далее термообработанные образцы подвергали физико- химическому анализу.
Рентгенофазовый анализ диспергированных и прокаленных смесей фосфорита Каратау с нефтяной серой показал, что на рентгенограмме образца, высушенного при 100 0 С, исчезает ряд дифракционных максимумов, прописывающихся в высушенном на воздухе продукте 5,2155; 3,1318; 3,1104; 2,8400; 1,9917 Å, исчезновение которых обусловлено процессами декарбонизации, обесфторивания. Перераспределение интенсивности ряда дифракционных максимумов 4,2503; 4,0402;
ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016
523 ● Х и м ия - ме т а л л ург ия ғ ы л ы мда ры
2,7883; 2,2379 Å, проявление дополнительных пиков в области (1,5280 – 1,3750) Å, обусловлено появлением новых фаз в продукте, кислых ортофосфатных соединений. Повышение температуры до 280-700 0 С приводит к упрощению дифрактограмм за счет углубления процессов декарбонизации и обесфторивания. Присутствие на дифрактограммах образца, прокаленного при 280 0 С, новых дифракционных максимумов 2,8847; 2,4423; 1,8173 Å и усиление интенсивности ряда линий (4,2705; 2,6984; 2,2486; 1,8379 Å и др.) связано с количественным увеличением новых фосфатных фаз в продуктах взаимодействия фосфорита с нефтяной серой. Сохранение этих дифракционных максимумов, а в ряде случаев перераспределение их интенсивностей в рентгенограммах образцов, прокаленных при 700 0 С,
подтверждает стабильное существование этих фаз при более высоких температурах.
ЛИТЕРАТУРА [1] Кочетков С.П., Лембриков В.М. О перспективах использования механохимических методов для переработки апатитов //Изв. СО АН СССР, сер. хим. наук. - 1979. - Т.3, №7. - С. 29-33. [2] Чайкина М.В. Перспективы механохимического метода безотходной переработки фосфатных руд с целью получения удобрения //Тезисы докл. 1 Всес. совещания «Геохимия и техногенез». – Иркутск. - 1985. - Т.1. - 191 с. [3] Колосов А.С.,Чайкина М.В. Механическая активация фосфорных руд //Изв. СО АН СССР, Сер. хим. наук. - 1978.- Т.2.- №4. - С. 24-28. [4] Ошакбаев М.Т. Выбор условий реализации различных вариантов процесса получения азот-, фосфорсодержащих удобрений из ЭФК // Химический журнал Казахстана. - 2007. [5] - № 4. - С. 217-221. [6] Х.Усманов, Р.Чернякова, У.Джусупбеков.Влияние модифицирующих добавок на
свойства диспергированных фосфоритов.Perspectives of Innovations, economics&Business, Volume 6,Issue 3,2010 [Электронный ресурс] www.pieb.cz
REFERENCES [1] Kochetkov SP, VM Lembrik On the prospects of using mechanochemical methods for the processing of apatite // Math. AN SSSR, Ser. chemical. Sciences. - 1979 - Vol.3, №7. - S. 29-33. [2] M. Chaikin Prospects mechanochemical method of waste-free processing of phosphate ores to produce fertilizer // Abstracts. 1 All-Union. meeting "Geochemistry and technogenesis." - Irkutsk. - 1985. - Vol.1. - 191 p. [3] A. Kolosov, M. Chaikin Mechanical activation of phosphorus ore // Math. AN SSSR, Ser. chemical. Sciences. - Moscow 1978 T.2.- №4. - S. 24-28. [4] Oshakbayev MT Selection of conditions for implementation of the various options of getting nitrogen, phosphate fertilizers from the EPA // Chemical Journal of Kazakhstan. - 2007. [5] № 4. – p. 217-221. [6] H.Usmanov, R.Chernyakova, U.Dzhusupbekov.Vliyanie modifying additives on the properties of the dispersed fosforitov.Perspectives of Innovations, economics & Business, Volume 6, Issue 3,2010 [electronic resource] www.pieb.cz
Керейбаева Г.Х., Жаксыбаева Г.С. , Ошакбаев М.Т., Утегулов Н.И., Садыкова Ж.А. Механохимиялық активтендірілген фосфорит және мұнай күкірті қоспасын рентгенофазалық және термиялық зерттеу Түйіндеме. Қаратау табиғи фосфориттерінің физикалық-химиялық қасиеттеріне диспергирлеу процесінің әсері зерттелген. Фосфоритті мұнай күкірті қатысуымен диспергирлеу процесіндгі структуралық өзгерістері қарастырылған. Каратау табиғи фосфориттеріне енгізілетін модифицирлегіш қоспалар мен температура диспергирлеу кезінде шикізаттың фосфаттық құрамын структуралық-молекулалық өзерістерге ұшырататындығы анықталды.
KereibayevaG.H., ZhaksybayevaG.S., OshakbayevM.T., UtegulovN.I., SadykovaZh.A. X-ray and thermal study of the mechanochemically activated mixture phosphorite with oil gray Summary. Investigation of the effect of dispersion on the physicochemical properties of natural phosphate Karatau. The structural transformation of phosphorite in the process of dispersing the oil in the presence of sulfur. It is revealed that the temperature and modifying additives introduced with natural phosphorites Tau during their dispersion leads to structural and molecular transformations phosphate component materials. Key words: phosphorites of Karatau, dispergating, phosphorus-containing fertilizers, oil sulfur.
№2 2016 Вестник КазНИТУ
524 ● Х и м ик о - ме та л л у рг и че ски е на ук и
УДК 621.318.3 А.П. Кругликов, Т.С. Малдыбаева, К.С. Жонкешова, М. Камалов, А. Оспанов СТАНЦИЯ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ ГАЗОВЫХ ТРУБ С КОМБИНИРОВАННЫМ ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ Аннотация. Дана оценка различным источникам постоянного тока с учетом их использованию в установках электрохимической защиты. Обоснована возможность применения комбинированных источников питания в станциях электрохимической защиты, расположенных вдали от магистральных электрических сетей. Разработаны функциональная и принципиальные схемы станции. Дана оценка статическим и динамическим свойствам системы, стабилизации потенциала на газовой трубе.
Практика использования различных способов защиты газовых труб от коррозии показала, что наиболее эффективным из них является электрохимическая. Другие средства защиты в основном используются как дополнительные. Установка катодной защиты (УКЗ) – сложное техническое сооружение, содержащее источник постоянного тока, отрицательный полюс которого подключают к газовой трубе, положительный - к удаленному от трубопровода на 50 - 500 м заземлителю. На этот элемент приходится основная функция электрохимической защиты - прекращение процесса разрушения газопровода. При прохождении трубопроводов вблизи магистральных линий электропередач нет проблем с питанием станции катодной защиты. Простейшие однофазные управляемые выпрямители с системой регулирования обеспечивают питание и поддержание заданного отрицательного потенциала на газовой трубе. Для защиты газовых труб, удаленных от магистральных электрических сетей в качестве источников питания могут быть использованы передвижные электростанции, солнечные батареи, ветроэнергетические установки и другие. Для использования в УКЗ солнечных батарей необходимы большие площади. Ветровой энергетический потенциал Земли в 1989 году был оценен в 300 млрд. кВт,ч. в год. Но для технического освоения из этого количества пригодно только 1,5%. Главным препятствием для применения в качестве источника питания ветродвигателей являются рассеянность и непостоянство ветровой энергии.
Для
станции электрохимической защиты необходимо непрерывное электроснабжение. В Казахстане имеется множество районов, где ветры дуют с достаточным постоянством и силой. На случаи прекращения ветра или ослабления его силы необходимы дополнительные источники питания, в качестве которых могут служить аккумуляторы. Ветроэнергетическую установку в комплекте с аккумуляторами можно применять для питания автоматических метеостанций, сигнальных устройств, аппаратуры радиосвязи, катодной защиты от коррозии магистральных трубопроводов и др. По оценкам специалистов, энергию ветра можно эффективно использовать там, где без существенного хозяйственного ущерба допустимы кратковременные перерывы в подаче энергии. Использование же ветроэнергетической установки с аккумуляторами энергии позволяет применять их для снабжения энергией практически любых потребителей. При разработке ветроэнергетической установки для питания станции катодной защиты необходимо учитывать множество факторов: - выходное напряжение источника питания должно поддерживаться на заданном уровне; - энергия ветра подается к ветродвигателю, как правило, неравномерно; - возможны перерывы в передаче энергии ветра. В КазНИТУ разработана станция катодной защиты с комбинированным источником питания – ветроэнергетическая установка с буферными аккумуляторами. Функциональная схема станции приведена на рисунке 1. Элементы схемы выполняют следующие функции: ветродвигатель 1 вращает трехфазный генератор переменного тока 2. Выходное напряжение генератора подается к силовой части 3 управляемого выпрямителя, выполненного по трехфазной мостовой схеме. Регулируемое постоянное напряжение выпрямителя, осуществляемое с помощью системы импульсно-фазового управления (СИФУ) 5, может подключаться переключателем П1 к буферным аккумуляторам 4.
ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016
525 ● Х и м ия - ме т а л л ург ия ғ ы л ы мда ры
Рис. 1. Станция катодной защиты: 1 – ветродвигатель; 2 – генератор; 3 - силовая часть управляемого выпрямителя; 4 – буферные аккумуляторы; 5 – СИФУ; 6 – регулятор; 7 – контрольно-измерительный пункт; 8 - устройство задания; 9 – газовая труба; 10 – анодный заземлитель; 11 – широтно-импульсный регулятор; П1, П2 переключатели.
Напряжение управления для СИФУ формируется регулятором 6, входным сигналом для которого является разность сигналов задания от устройства 8 и выходного сигнала контрольно- измерительного пункта Положительные потенциалы выпрямителя и буферных аккумуляторов подключены к анодному заземлителю 10. При рассмотрении работы станции за исходное состояние принято: - энергии ветра достаточно для поддержания потенциала на газовой трубе на заданном уровне; - отрицательный потенциал выпрямителя 3 подключен переключателем П2 к газовой трубе 9; - этот же вывод выпрямителя подключен переключателем П1 к буферным аккумуляторам 4. При колебании ветровой энергии выходное напряжение выпрямителя 3 изменяется. Одновременно изменяется и разность или сумма сигналов на входе СИФУ:
∆U = U зад -
U п . Если U п >U
,
сигнал на входе СИФУ будет смещать управляющие импульсы в сторону уменьшения выпрямленного напряжения и наоборот – при уменьшении потенциала на трубе. При снижении энергии ветра за пределы заданного уровня переключатель П2 подключает к газовой трубе отрицательный вывод широтно-импульсного регулятора. Буферные аккумуляторы имеют запас по напряжению. В процессе эксплуатации аккумуляторы, как правило, разряжаются. Для поддержания заданного потенциала на газовой трубе используется широтно-импульсный регулятор. Устройство стабилизации выходного напряжения импульсного регулятора на схеме не показано. При повышении энергии ветра до требуемой величины переключатель П2 снова подключает отрицательный потенциал выпрямителя к газовой трубе. Схема стабилизации отрицательного потенциала на газовой трубе приведена на рисунке 2. На станции электрохимической защиты с двумя источниками питания система регулирования имеет два канала. Функциональная и структурная схемы канала при питании от ветроэнергетической установки показана на рисунках 3 и 4. В канал стабилизации потенциала на газовой трубе входят И-регулятор (операционный усилитель ОУ2, конденсатор С2, резисторы R3,R4). На вход регулятора поступает два сигнала: сигнала задания от устройства З и сигнал от устройства контроля отрицательного потенциала, установленного на газовой трубе. Выходной сигнал регулятора является управляющим сигналом для СИФУ.
№2 2016 Вестник КазНИТУ
526 ● Х и м ик о - ме та л л у рг и че ски е на ук и
Рис. 2. Схема катодной защиты с питанием от двух источников: ВД – ветродвигатель; Г – трехфазный генератор переменного тока; УВ – управляемый выпрямитель; ДН – датчик напряжения; Т1, Т2 – тиристоры; АБ – аккумуляторная батарея; ТК – транзисторный ключ; Д1 – диод; ГТ – газовая труба; ОУ1, ОУ2 – операционные усилители; С1,С2 – конденсаторы;R1,R2,R3,R4 – резисторы; З – устройств задания величины отрицательного потенциала на газовой трубе.
Рис. 3. Функциональная схема системы стабилизации отрицательного напряжения на газовой трубе
Нормальная работа системы станции обеспечивается при устойчивой системе регулирования.
Передаточная функция управляемого выпрямителя: W ng (р) = К
п /(Т
п р +1), (1)
где К
п – коэффициент передачи управляемого выпрямителя; Т п – постоянная времени (принимается ориентировочно в пределах 0,1-0,005 с), Передаточная функция регулятора: W ng (р) = 1
п /Т и р, (2)
ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016
527 ● Х и м ия - ме т а л л ург ия ғ ы л ы мда ры
где Т
и = R∙С. Передаточная функция разомкнутой системы:
W р (р) = К
п /(Т
п р +1)Т
и р, ( 3) т.к. Т
и> >>Т
п , то величиной Т п можно пренебречь. Тогда передаточная функция разомкнутой системы W р (р)= К п /Т и р. Передаточная функция замкнутой системы может быть представлена инерционным звеном первого порядка:
W з (р) = К
п /(Т
1 р +1), (4)
где Т
1 = Т
и п / К
п . Таким образом, в динамическом отношении система стабилизации отрицательного потенциала на газовой трубе аналогична инерционному звену первого порядка. При любой интенсивности ветровой энергии эта схема будет устойчивой и без перерегулирования отрицательного потенциала на газовой трубе в переходных процессах Функциональная и структурная схемы силовой части и системы регулирования при питании от буферных аккумуляторов приведены на рисунках 5 и 6.
жүктеу/скачать 51,43 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|