авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Технологические основы модифицирования бентонита тарасовского месторождения для формовочных смесей

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Кононенко Сергей Александрович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОДИФИЦИРОВАНИЯ

БЕНТОНИТА ТАРАСОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

ДЛЯ ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ

05.17.01 – «Технология неорганических веществ»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Новочеркасск – 2009

Работа выполнена в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) на кафедре технологии неорганических веществ.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Таранушич Виталий Андреевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ильин Александр Павлович

доктор технических наук, профессор Зубехин Алексей Павлович

Ведущая организация: Донской государственный технический университет,

г. Ростов-на-Дону

Защита состоится 30 июня 2009 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д.212.304.05 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» в 107 ауд. главного корпуса по адресу: 346428, Ростовская область, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)», с авторефератом – на сайте www.npi-tu.ru.

Автореферат разослан «____» ____________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Жукова И.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Бентонитовые глины принадлежат к числу важнейших неметаллических полезных ископаемых и широко используются в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Объем добычи бентонитовых глин в мире в течение последних лет стабильно составляет ежегодно около 10 млн. т.

Основным потребителем природных глин и продуктов на их основе является промышленность – металлургическая, литейная, буровая, химическая, нефтехимическая, строительная, керамическая, пищевая, фармацевтическая, техническая экология и др. Согласно структуре потребления, до 25 % бентонитов в мире используется для приготовления формовочных смесей, до 60 % – в производстве адсорбентов, буровых растворов, железорудных окатышей. Прогнозируемая потребность в качественном бентоните только машиностроительного и металлургического комплексов России на 2010 г. составляет не менее 750800 тыс. т.

Добыча и производство бентонитовых глин в России в настоящее время значительно отстаёт от потребностей промышленности, структура запасов сырья крайне неблагоприятна. Очевидно, что развитие отечественной базы высококачественного бентонитового сырья и разработка технологий подготовки природного сырья с учетом особенностей химико-минералогического состава, физико-химических свойств, области применения бентонитов, является важной научной и практической задачей.

На территории России бентониты представлены месторождениями Восточно-Европейской платформы и менее широко – в пределах Западно-Сибирской платформы, в Северо-Восточном регионе, на Урале и Дальнем Востоке. Качество глин по разведанным промышленным категориям сравнительно невысоко – большинство месторождений представлены щелочноземельными бентонитами. Однако проблема получения бентонитов с заданными свойствами может быть решена при использовании физико-химических методов модифицирования.

В последнее время особое внимание привлекают бентониты, характеризующиеся низкой стоимостью и большими запасами. Тарасовское месторождение бентонитов на севере Ростовской области по объему запасов является одним из крупнейших в Центральном экономическом районе – утвержденные запасы бентонита 25 млн. т. Бентонит данного месторождения составляет около 5 % объема добываемого отечественного сырья, однако, вследствие недостаточной изученности, пока не нашел широкого применения. В этой связи исследование бентонита Тарасовского месторождения, получение на его основе связующих для производства формовочных смесей являются актуальными.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с научным направлением ЮРГТУ «Прогнозирование и разработка новых химических соединений с заданными свойствами, технологий и источников энергии», региональной научной программой «Комплексное исследование диатомитов и бентонитов Юга России».

Цель работы. Определение закономерностей модифицирования бентонита Тарасовского месторождения и разработка практических основ производства бентонитового связующего для формовочных смесей.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

Выполнить комплекс исследований химико-минералогического состава и физико-химических свойств бентонита Тарасовского месторождения.

Исследовать закономерности трансформации состава и свойств бентонита в процессе модифицирования.

Провести исследования на основе природных и модифицированных форм бентонита в процессах получения формовочных смесей.

Разработать рекомендации по технологии связующих для производства формовочных смесей на основе бентонита.

Научная новизна работы:

    1. Получены комплексные научные данные о химико-минералогическом составе и физико-химических свойствах бентонита Тарасовского месторождения.
    2. Определены закономерности изменения состава и свойств бентонита в зависимости от метода и условий модифицирования. Установлено, что обработка солями натрия изменяет тип ионообменного комплекса бентонита. Обогащение, кислотное, солевое, термическое модифицирование и модифицирование поверхностно-активными веществами трансформируют физико-химические свойства бентонита.
    3. На основе изучения химико-минералогического состава и физико-химических свойств бентонита установлена возможность получения связующих для производства формовочных смесей.
    4. Получены новые данные о влиянии технологических параметров на процессы получения формовочных смесей с использованием бентонитовых связующих.

Практическая ценность результатов исследований:

Определены условия модифицирования бентонита Тарасовского месторождения для получения эффективных связующих формовочных смесей.

Разработана новая технология бентопорошка с совмещением стадии обогащения и химического модифицирования с последующим макроструктурным модифицированием при сушке в распылительной сушилке.

Апробация и внедрение результатов. Результаты, изложенные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на: 9ой Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии «МКХТ95» (г. Москва, 1995 г.); Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика96» (г. Краснодар, 1996 г.); Всероссийской конференции молодых ученых «Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии» (г. Саратов, 1997 г.); Всероссийской конференции по технологии неорганических веществ (г. Казань, 2001 г.); Всероссийской конференции «Электрохимия и экология» (г. Новочеркасск, 2008 г.).

В промышленных условиях реализованы технологии получения бентопорошков с кондуктивным режимом сушки (АО «ЭМПИЛС», г. Ростов-на-Дону) и комбинированным модифицированием (АО «Новочеркасский керамический завод», г. Новочеркасск).

Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследований, обобщении и анализе литературных данных, проведении теоретических и экспериментальных исследований, обобщении результатов исследований, в том числе при подготовке публикаций по теме работы.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи, патент РФ, 6 тезисов докладов.

Достоверность проведенных исследований обеспечивалась использованием новых и стандартных методов исследований, проверкой их воспроизводимости.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из 124 наименований, приложений. Работа изложена на 120 страницах машинописного текста, включает 36 таблиц и 22 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражена актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, показаны новизна и практическая ценность работы.

В первой главе приведены литературные данные о химико-минералогическом составе и физико-химических свойствах бентонитов.

Установлено, что в литературе имеются ограниченные сведения о свойствах бентонита Тарасовского месторождения. Рассмотрены физико-химические методы модифицирования бентонитов.

Во второй главе рассмотрены особенности применения бентонитов в качестве связующих для формовочных смесей в литейном производстве. Показано, что для получения эффективных связующих используются методы модифицирования бентонитов солями натрия и поверхностно-активными веществами. Проанализированы технологические аспекты получения модифицированных продуктов. Сформулированы задачи исследований.

В третьей главе описаны методики проведения экспериментальных исследований. Комплексное исследование минералогического состава бентонита осуществляли методами рентгенографического, термогравиметрического, микроскопического анализа и инфракрасной спектроскопии. Съёмку рентгенограмм проводили по ГОСТ 21216.1093 на дифрактометре ДРОН1,5, работающем в режиме УРС, на Cu K – излучении с никелевым фильтром. Термогравиметрические исследования выполняли на дериватографе системы МОМ Паулик (Q1500D). ИК-спектры снимали на спектрометре «Specord 75 IR». Микроскопические исследования проводили с помощью поляризационного микроскопа МП3 и растрового электронного микроскопа Quanta200, оснащённого системой энергодисперсионного анализа EDAX Genesis.

Химический состав образцов определяли в соответствии с методическими рекомендациями научного совета аналитических методов Всесоюзного института минерального сырья, состав ионообменного комплекса – согласно требованиям ГОСТ 2817789, в лаборатории Ростовской геологоразведочной экспедиции. Общую пористость и удельный суммарный объем пор оценивали по значениям кажущейся и истиной плотности. Удельную поверхность определяли хроматографически по тепловой десорбции аргона. Исследование адсорбции органического красителя метиленового голубого проводили согласно требованиям ГОСТ 2128393. Адсорбционную способность по парам воды и бензола изучали в статических условиях эксикаторным методом. Для определения дисперсного состава использовали ситовой и седиментационный методы анализа. Определение глинистой составляющей, коллоидальности, пластичности образцов проводили согласно требованиям ГОСТ 2817789, 3594.1093, 2121681; механической прочности на раздавливание – на экстензометре ИПГ1.

Удаление крупнозернистых включений бентонита проводили мокрым методом. Модифицирование карбонатом и пирофосфатом натрия осуществляли пластифицированием густой пасты в течение 48 ч. Кислотное модифицирование проводили серной кислотой при температуре 98 °С.

Изучение свойств бентонита как связующего материала для формовочных смесей проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 2817789 «Глины формовочные бентонитовые. Общие технические условия». Исследования были выполнены в лаборатории формовочных материалов АО «Ростсельмаш» (г. Ростов-на-Дону).

В четвертой главе приведены результаты исследований химико-минералогичес-кого состава и физико-химических свойств природного и модифицированного бентонитов Тарасовского месторождения.

В составе бентонита (таблица 1) присутствуют оксиды кремния, алюминия, железа, титана, щелочных и щелочноземельных металлов, в виде примесей – оксиды марганца, фосфора и серы.

Таблица 1 – Химический состав природного и модифицированного бентонитов

Оксиды Содержание оксидов, %
Бентонит
природный обогащенный модифицированный
серной кислотой карбонатом натрия
SiO2 72,60 72,30 75,20 67,70
Al2O3 11,55 12,15 10,15 13,47
Fe2O3+ FeO 4,29 4,25 2,40 4,77
K2O 1,45 1,58 1,47 1,91
Na2O 0,85 0,88 0,82 2,13
CaO 0,60 0,71 0,66 0,71
MgO 1,47 1,63 1,30 1,98
TiO2 0,70 0,79 0,57 0,75
MnO 0,02 0,02 0,01 0,02
P2O5 0,04 0,03 0,02 0,06
SO3 0,03 0,03 0,03 0,03
Потери при прокаливании 6,40 5,63 7,37 6,47
H2O 6,90 5,54 7,39 6,10
SiO2/Al2O3 6,3 6,0 7,4 5,0

В результате комплексного исследования качественного минерального состава бентонита методами рентгенографии, термогравиметрии и микроскопии (рисунки 13) определено, что основным минералом бентонита является монтмориллонит. На рентгенограммах монтмориллонит диагностируется наличием серии типичных рефлексов (рисунок 1). Отмечено растяжение пространственной решётки минерала при обработке глицерином. Установлено присутствие кварца, каолинита, гидрослюды.

Рисунок 1 – Штрих-рентгенограммы природного и модифицированного бентонитов: 1 – природного, 2 – обогащенного, 3 – модифицированного серной кислотой, 4 – модифицированного карбонатом натрия

Рисунок 2 – Дифференциально-термические кривые природного и модифицированного бентонитов: 1 – природного, 2 – обогащенного, 3 – модифицированного серной кислотой, 4 – модифицированного карбонатом натрия



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.