«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»

 
235 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
 
 
1 – быстрый  смеситель; 2 – флокулятор  с  перемешиванием; 3 – резервуар – 
отстойник; 4 – осадок; 5 – тонкослойный модуль с перегородками; 6 – подача воздуха; 
7 – слой пузырькового воздуха; 8 – отвод флотопродуктов; 9 и 10 –  адсорбер; 11 и 12  
–  бентонит.   
Рисунок 1 – Технологическая схема очистки сточных вод от нефтепродуктов  
      
 На  основании  проведённых  испытаний,  а  также  литературного  анализа  работ 
различных  исследователей  с  целью  достижения  необходимого  эффекта  очистки 
сточных вод от нефтепродуктов нами разработана технологическая схема, отвечающая 
последним достижениям науки и техники.   
      
Основным  типом  адсорбционных  установок  до  последнего  времени  остаются 
установки  периодической  адсорбции,  в  которых  адсорбер  со  стационарным  слоем 
адсорбента после окончания стадии очистки или разделения переключается на стадию 
десорбции.  Другим  перспективным  методом,  обладающим  рядом  значительных 
преимуществ,  является  метод  очистки  и  разделения  смесей  в  движущемся  слое 
адсорбента.  К  сожалению,  до  сих  пор  не  решена  проблема  получения  прочных  в 
условиях  движущегося  слоя  шариковых  адсорбентов,  в  связи,  с  чем  широкая 
промышленная реализация метода затрудняется. 
      Недостатками  известных  используемых  адсорберов  является  малая  эффективность 
работы  аппарата,  неполное  использование  ёмкости  адсорбента,  недостаточно 
равномерное  распределение  адсорбируемой  фазы  в  слое  бентонита,  громоздкость, 
сложность  проведения  регенерации  адсорбента  и  обслуживания  аппарата,  невысокая 
степень очистки водного раствора.   
      Для  устранения  недостатков  существующих  способов  очистки  сточных  вод  от 
нефтепродуктов  в  технологическую  схему  включён  адсорбер,  позволяющий  с 
наибольшей эффективностью производить процесс очистки стоков, улучшить условия 
контакта адсорбента с жидким потоком, равномерно распределить жидкий поток в слое 
адсорбента, упростить регенерацию адсорбента и снизить трудозатраты.  
      Процесс  очистки  проводят  в  массообменном  аппарате  с  неподвижным  слоем 
адсорбента.  Массообменный  аппарат  содержит  корпус,  камеры  контакта  с 
расположенным  в  них  слоем  бентонита  (вертикально  расположенные  параллельные 
камеры  контакта  адсорбента  с  жидкой    фазой  выполнены  в  форме  прямоугольника, 
причём длина его составляет 2,5 ширины, а пространство между ними служит камерой 
для 
теплоносителя), 
перфорированную 
перегородку, 
нижнюю 
сетку, 
распределительное  устройство,  штуцеры  для  ввода  жидкой  фазы,  для  вывода 
очищенной  жидкой  фазы,  для  ввода  и  вывода  теплоносителя,  для  ввода  и  вывода 
регенерирующего агента. 
1 
2 
4 
6 
5 
7 
8 
9 
3 
11 
10 
12 

 
236 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
 
      Водный  поток,  содержащий  нефтепродукты,  подаётся  в  верхнее  сечение  аппарата, 
пройдя  распределительное  устройство,  водный  раствор  фильтруется  через  слой 
бентонита в камерах контакта и выводится из аппарата через соответствующий штуцер. 
При  прохождении  потока  из  верхнего  сечения  аппарата  в  камеры  контакта 
выравнивается  объёмная  плотность  потока  по  сечению  аппарата  и  равномерно 
распределяется.  
      При понижении степени очистки сточных вод адсорбентом, о чём свидетельствует 
повышение  концентрации  поглощаемого  нефтепродукта  в  очищенном  водном  потоке, 
фильтрующую  загрузку  подвергают  регенерации.  Для  этого  при  помощи  кранов 
штуцеров  отключается  подача  исходного  водного  потока,  вводится  регенерирующий 
агент  (острый  пар)  и  подаётся  в  камеры  контакта  водного  потока  с  адсорбентом. 
Отделённый от бентонита нефтепродукт в смеси с регенерирующим агентом выводится 
через соответствующий штуцер. 
      Эффективность адсорбера увеличивается за счёт высокого использования полезного 
объёма  аппарата,  увеличения  степени  обработки  адсорбционной  ёмкости  бентонита  в 
слое,  равномерного  распределения  исходной  жидкой  фазы  в  слое  адсорбента, 
возможности    вести  регенерирование  адсорбента  без  его  выгрузки,  стабильности 
качества очищенной сточной воды, равномерности термостатирования слоя адсорбента, 
а  также  компактности  аппарата,  что  сокращает  капитальные  затраты  и 
эксплутационные расходы.   
      Непрерывность  процесса  по  жидкой  фазе  обеспечивается  соединением  двух 
одинаковых  адсорберов.  Когда  один  из  адсорберов  работает  в  процессе  очистки 
водного потока, другой адсорбер находится на стадии регенерации. 
что  предлагаемые  нами  более  безопасные  технологические  решения  способны  внести 
существенный вклад в улучшение экологической ситуации на нефтеперерабатывающих 
предприятиях и прилегающих к ним территорий. 
 
Литература 
1.  Тарасевич Ю.И. Природные сорбенты в процессах очистки воды. – К. :  Изд-во 
"Наук. думка", 1981. – 206 с.  
2. 
Композиционные наноматериалы на основе кислотно активированных    
мон
родные сорбенты СССР. М.: Недра, 1990, 208 с. 7. Батталова Ш.Б.  
3.  Батталова А.Х.(2), Зольников В.В.(1), Маллябаева М.И.(2).Сорбенты на основе 
нефтей и продуктов их переработки для извлечения ионов цветных металлов. 
4.  Боканова А.А., Мырзабекова А.М., Нурпеисова М.Б. Комплексная очистка 
сточных вод кумкольского месторождения от нефтепродуктов //Научно-
технологическое развитие нефтегазового комплекса. Первые международные 
научные Надировские чтения сб. нау. тр. -  Алматы - Атырау, 2003. - С.353-355.   
 
 
 
К СИНТЕЗУ ПЕНОМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ОБОГАЩЕННЫХ 
КРЕМНЕЗЕМОМ ГОРНЫХ ПОРОД  
 
Б.Е.Жакипбаев 
  
Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауезова 
 
В  основных  направлениях  Государственной  программы  по  форсированному 
индустриально-инновационному развитию Республики Казахстан на 2010 – 2014 годы 
предусмотрены  развитие  производства  конкурентоспособных,  энергосберегающих 
строительных  материалов,  изделий  и  конструкций,  а  также    расширение  минерально-

 
237 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
сырьевой  базы  их  производства.  Одним  из  таких  инновационных  материалов  для 
Республики  является  силикатный  пеноматериал  на  основе  местных  обогащенных 
кремнеземом полезных ископаемых.  
Пеностекло  ныне  весьма  популярный  строительно-технический  материал,  спрос 
на  который  растет  вместе  с  увеличением  объемов  строительно-монтажных  работ  не 
только  в  гражданском  строительстве,  но  и  во  всех  отраслях  промышленного 
строительства.  Этот  материал,  обладая  высокими  теплоизоляционными  и 
звукоизоляционными  свойствами,  очень  стоек  к  воде  и  микроорганизмам,  различного 
рода бактериям, а также к другим агрессивным агентам в атмосфере, почвах и воде. 
В  настоящее  время  производство  основной  массы  пеностекла  связано  с 
применением отходов заводов по выпуску строительного и тарного стекла. Нередко в 
качестве  сырья  используются  специальные  стекольные  грануляты,  составы  которых 
характеризуются  содержанием  (в  масс %) SiO
2
 70-72, СaO 7-8, MgO 3-4, Na
2
O 15-16, 
Al
2
O
3
  до 2. Для  удовлетворения  данных  соотношений  химического  состава,  как 
правило,  разрабатывают  шихтовые  смеси  из  кварцевых  песков,  известняков, 
доломитов,  соды  и  сульфата.  Как  видно,  состав  шихты  не  простой.  Если  учесть  все 
требования  по  стандартам  к  компонентам,  то  можно  представить  всю  сложность  и 
трудоемкость  формирования  шихт.  А  также  немаловажно  учесть,  что  производство 
пеностекла по такой схеме технологически сложно и весьма энергоемко. 
Как видно из вышеуказанных данных химического состава известных стекольных 
гранулятов  для  производства  пеностекол,  два  компонента,  а  именно, SiO
2 
и Na
2
O 
составляют  почти 90% всей  массы.  Очевидно,  что  по  существу  мы  имеем  дело  с 
двухкомпонентной силикатной системой Na
2
О – SiO
2
.  
Система Na
2
О – SiO
2
  имеет  важное  значение  в  технологии  получения 
натриевосиликатных стекол и в производстве натриевого растворимого стекла. Кроме 
того, данная система является частной по отношению ко многим системам, имеющим 
большое прикладное значение. [1] 
Система Na
2
О – SiO
2
 изучена в пределах 30-100% SiO
2
, так как составы с более 
высоким  содержанием Na
2
О  чрезвычайно  агрессивны  и  в  настоящее  время  особого 
практического значения не имеют. 
Диаграмма состояния системы Na
2
О – SiO
2
 представлена на рисунке 1. 
 
Рисунок 1 – Диаграмма состояния системы Na
2
О – SiO
2 
[1] 
 
Согласно  диаграмме,  в  системе  образуются  три  химических  соединения: 
дисиликат натрия Na
2
О – 2SiO
2
, метасиликат Na
2
О – SiO
2
 и ортосиликат 2Na
2
О – SiO
2
. 
Сокращенно  эти  соединения  обозначаются  соответственно 1:2, 1:1 и 2:1 по 

 
238 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
 
количественному  соотношению  оксидов,  начиная  с  оксида  элемента  меньшей 
валентности. 
Дисиликат  натрия Na
2
О – 2SiO
2
  плавится  без  разложения  при 874
0
С.  Имеет  три 
полиморфные формы с температурами превращения 707 и 678
0
С. Существуют данные 
о 
возможности 
полиморфных 
превращений 
при 593, 573 и 549
0
С. 
Высокотемпературная  форма  дисиликата  натрия  относится  к  ромбической  сингонии, 
плотность – 2,47-10
3
  кг/м
3
.  Низкотемпературная  форма - моноклинная,  плотность – 
2,57-10
3
 кг/м
3
. 
С SiO
2
  соединение Na
2
О – 2SiO
2
  дает  самую  легкоплавкую  в  данной  системе 
эвтектику  с  температурой  плавления 790
0
С.  Область  составов,  прилегающих  к 
дисиликату  натрия,  характеризуется  наиболее  низкой  температурой  ликвидуса  в 
системе и, следовательно, отвечает наиболее легкоплавким смесям. 
Метасиликат  натрия Na
2
О – SiO
2
  плавится  конгруэнтно  при 1089
0
С.  С 
дисиликатом  натрия  образует  эвтектику  с  температурой  плавления 846
0
С.  Эвтектика 
между метасиликатом и ортосиликатом более тугоплавка и соответствует температуре 
плавления 1022
0
С. 
Ортосиликат натрия 2Na
2
О – SiO
2 
плавится инконгруэнтно при 1120
0
С, разлагаясь 
на Na
2
О и жидкость. По данным Крачека, полиморфных форм не имеет. 
В  области  составов,  прилегающих  к SiO
2
,  имеются  линии  полиморфных 
превращений кристобалита в тридимит – 1470°С и тридимита в α-кварц – 867°С. 
Диаграмма  состояния  системы Na
2
О – SiO
2
  представлена  в  области  температур 
выше 700°С. Поэтому на диаграмме не показана линия полиморфного превращения α - 
кварца в β-кварц при 573°С. 
Температуры  ликвидуса  при  первых  же  добавках Na
2
О  к SiO
2
  резко  падают. 
Температура  плавления  смесей  снижается  с 1728°С  для  чистого SiO
2
  до 790°С  для 
эвтектического состава, содержащего 26,1% Na
2
О. 
Кроме  этих  хорошо  изученных  соединений,  в  системе  установлена  возможность 
образования трехнатриевого дисиликата 3Na
2
О – SiO
2
 с конгруэнтным плавлением при 
1122 
0
С и трисиликата натрия Na
2
О – 3SiO
2 
c температурой плавления 750
0
С. [1] 
Как  видно  из  диаграммы  состояния  двухкомпонентной  системы Na
2
О – SiO
2
, 
существуют в ней смеси, температуры плавления которых ниже почти на 1000
0
С, чем 
температура  плавления  чистого  кварца.  Это  обстоятельство  натолкнуло  нас  на 
исследование  системы  с  участием  обогащенных  аморфным  кремнеземом  осадочно-
химических горных пород – опок и NaОН. 
Химические  составы  опок  из  месторождений  Кынгракское  и  Дарбазинское 
Южно-Казахстанской области, выбранных нами для экспериментальных исследований, 
очень  близки  между  собой  и  характеризуются  нижеследующими  пределами 
содержаний (таблица 1). [2] 
 
Таблица 1 – Химические составы опок 
Содержание оксидов, % по массе 
SiO
2
 Al
2
O
3
 Fe
2
O
3
 TiO
2
 CaO MgO Na
2
O K
2
O SO
3
 
Н
2
О 
ппп 
69,97-
78,63 
6,11-
10,38 
2,37-
3,44 
0,25-
0,45 
0,3-
2,19 
0,98-
1,82 
0,55-
1,07 
0,69-
1,12 
0,76-
3,75 
3,34-
4,36 
3,97-
6,53 
 
Схема  лабораторных  исследований  по  выявлению  вспучиваемости  опок  с 
добавками NaОН  состояла  в  следующем.  Приготовлялись  смеси  измельченного 
порошка  опок  с  водным  раствором NaОН.  Затем  производился  обжиг  массы  при 
различных  температурах.  Были  опробованы  множество  вариантов  по  фракциям 
измельченной  кремнистой  породы,  концентрациям NaОН  и  ее  количествам,  а  также 
температурам обжига и их экспозициям. 

 
239 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
Положительные результаты по вспучиванию исследуемых составов получены при 
температурах  обжига 600-900
0
С.  По  всей  вероятности,  при  этих  условиях  успевают 
образоваться некоторые из легкоплавких фаз, указанных выше в диаграмме состояний 
двухкомпонентной  системы Na
2
О – SiO
2
.  Новообразования,  помимо  легкоплавкости, 
обладают  газопроницаемостью  и  как  полурасплав  силикатного  состава  определенной 
вязкости склонны к порообразованию, которые при остывании дают пеностекло. 
 
Рисунок 2 – Образец пеностекла на основе сырья Кынгракского месторождения 
(образец получен из массы объемом примерно 8 см
3
) 
 
Установлено,  что  степень  поризации  лабораторных  образцов  зависит  от 
вязкостных свойств смеси, ее состава и температуры термообработки. 
Почти  все  разработанные  составы  при  вспучивании  хорошо  заполняют  формы 
различной конфигурации. 
Как  показали  эксперименты,  количество  используемого  раствора  сильно  влияет 
на качество поризации и температуру обжига. 
Установлено,  что  отдельные  разработанные  составы  при  термообработке 
увеличиваются  в  объеме  в 3,5-5 раз.  Выявлены  закономерности  в  формировании 
поризованных изделий на основе кремнистых пород. 
 
Литература 
1.  Горшков В.С., Савельев В.Г., Федоров Н.Ф. Физическая химия силикатов и других 
тугоплавких соединений. – Москва: Высшая школа, 1988. – 400с. 
2.  Бишимбаев  В.К.,  Есимов  Б.О.,  Адырбаева  Т.А.,  Руснак  В.В.,  Егоров  Ю.В. 
Минерально-сырьевая  и  технологическая  база  южно-Казахстанского  кластера 
строительных и силикатных материалов. Монография. – Алматы, 2009. – 266 с. 
 
 
 
КЕНТАУ ӨҢІРІНДЕГІ ӨНДІРІС ҚАЛДЫҚТАРЫНАН ҚОРҒАСЫНДЫ  
БӨЛІП АЛУ    
 
Э.Д.Асқарова,  М.О.Алтынбекова  
 
Қ.А.Ясауи атындағы ХҚТУ  
 
Соңғы жылдары əлем бойынша өзекті болып отырған проблемалардың бірі – түсті 
металлургия  өндірісі  қалдықтарының  өндіріс  орындары  маңында  тонналап  жиналып, 
қоршаған  ортаны  ластауы  болып  отыр.  Соңғы  кезде  геологиялық  бақылау 
жұмыстарының  қарқыны  төмендегені    соншалық,  қалдық  сақтау  қоймалары  қосымша 
шикізат көзін атқаруы əбден мүмкін.  
Түсті  металлургия  құрылымының 47%-ы  қорғасын-мырыш,  30%-ы  мыс,  8%-ы 
алюминий  өнеркəсібінің,  титан-магний,  вольфрам,  молибден,  сирек  металдар 

 
240 
«Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане»
 
өнеркəсібінің  үлесінде [1].  Қорғасын-мырыш  өнеркəсібі  Шығыс,  Оңтүстік  жəне 
Орталық  Қазақстанда  орналасқан.  Түсті  металлургия  өндірісінің  қарқынды  дамуы, 
сəйкесінше олардың қалдықтарының мөлшерінің артуына, көптеп  жинақталуына əкеп 
соғуда.  Қазіргі кезде ауыр түсті металдардың тотыққан жəне аралас кендерін байыту 
технологияларының  анализі,  металдардың  жартысынан  көп  мөлшерінің  қалдық 
құрамына  өтуінің  негізгі  себебі,  олардың  тотыққан  формада  болуына  байланысты 
екендігін 
көрсетіп 
отыр. 
Жаңа 
флотореагенттерді 
қолдану 
практикасы,  
комбинацияланған    схемаларды    қолдану    металды  бөліп  алуды 2-3 %-дан  артық 
мөлшерде  жоғарылатпайды.  Соңғы  жылдары  ұсынылған  жаңа  реагентжинағыштар 
қымбат,  ал  олардың  тиімділігі  белгілі  бір  мөлшерде  қиын  жүзеге  асатын  шарттарды 
қатаң  сақтауды  талап  етеді  (себебі  тотыққан  қиын  байытылатын  кендердің  құрамы 
тұрақсыз болып келеді). 
Оңтүстік  Қазақстан  облысы  Кентау  қаласындағы  «Ащысайтүстіметалл» 
комбинатының  бірнеше  жылдар  бойғы  қызметі  нəтижесінде  жинақталған  қалдық 
сақтау  қоймасындағы  қорғасынның  орташа  мөлшері 0,7%-ды,  мырыш  мөлшері 1,1%-
ды құрайды екен. Осыған байланысты Кентау өңіріндегі кен байыту фабрикаларының 
негізі  экологиялық  проблемалары  биосфераға  тараған  қорғасын  қалдықтары  болып 
отыр [2].   
Сонымен Кентау өңірі өндіріс қалдықтарын қайта өңдеу мақсатында жүргізілген 
лабораториялық зерттеулеріміз флотацияланбайтын минералдарды сульфидтеудің жаңа 
əдісін  қамтиды.  Эксперименттік  жұмыстарымыздың  зерттеу  обьектісі  ретінде 
«Ащысайтүстіметалл» кен байыту комбинаты қалдықтары алынды. Қалдық құрамында 
қорғасын  негізінен   мына    минералдар    түрінде    кездесетіндігі    анықталды:  церуссит-
0,24%,  галенит -0,26%, англезит-0,04%,  плюмбоярозит-0,06%.  Қалдық  құрамында 
тотыққан қорғасын минералдары 56,6%-ы құрайды. 
 
Сульфидтеуші реагент ретінде қолданылатын натрий сульфиді ерітіндісі алдын-
ала тұрақты электр тогы арқылы катодты поляризацияланады. 
Флотацияға    қажетті    натрий  сульфиді    ерітіндісі    активтілігін  жоғарылатуға 
арналған  қондырғының   принципиальді схемасы 1- суретте көрсетілген. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     1.Электролизер                                5. Амперметр 
2.КМ-катионитті мембрана            6. Реостат 
3.Катод (темірден)                           7. Ток көзі 
  4.Анод  (графиттен)                          8. Кілт 
Сурет – 1.  Флотацияға  қажетті  натрий сульфиді  ерітіндісі  активтілігін жоғарылатуға 
арналған  қондырғының   принципиальді схемасы 
 
NaOH ерітіндісі 
1 
4 
А
Na
2
S  ерітіндісі
2
3
5 
6
7 
8 
Сульфидтеу үшін

 
241 

жүктеу/скачать 5,59 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: