ТПУ май 2012

УДАЛЕНИЕ МЫШЬЯКА ИЗ КОНЦЕНТРАТОВ УПОРНЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД МЕСТОРОЖДЕНИЯ ИШТАМБЕРДЫ (КР)

Баткибекова М.Б. , Джунушалиева Т.Ш. , Борбиева Д.Б. , Сыдыкова Ш.С. , Жамангулова Г.А.

Кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова, г. Бишкек

В современных условиях в связи с увеличением производства золота в переработку вовлекается труднообогатимое мышьяксодержащее сырье, что влечет за собой необходимость решения важных проблем удаления, обезвреживания, захоронения или использования мышьяка. Промышленное использование мышьяка не превышает 1,5% от количества, поступившего вместе с сырьем на предприятия цветной металлургии, а обезвреживание или захоронение мышьяковых продуктов связано с большими затратами. Малорастворимые в воде соединения мышьяка, находясь в хвостохранилищах и отвалах в тонкодисперсном состоянии, в смеси с солями и реагентами обогатительных фабрик в условиях подвижного кислотно-щелочного и кислородного баланса могут окисляться, растворяться в фильтрующих водах и загрязнять окружающую среду. По этой причине необходима комплексная переработка сырья с предварительным (до выщелачивания золота) переводом мышьяка из концентрата в малотоксичный продукт (сульфиды мышьяка - тетрасульфид As, тритетрасульфид As, скородит FeAsO4·2H2O и др.) [1-3]. Высокое содержание мышьяка в рудах значительно затрудняет извлечение золота, поэтому одной из важнейших проблем переработки золотомышьяксодержащих руд является вывод мышьяка из технологических процессов, перевод его в малотоксичный продукт и безопасное захоронение.

Цель работы. Опробовать на пробах концентрата золотомышьяксодержащий руд месторождения Иштамберды (КР) различные методы удаления мышьяка из золотомышьяксодержащих руд.

Объект исследования – пробы концентрата золотомышьяксодержащих руд месторождения Иштамберды (юг Кыргызской Республики). Содержание золота, серебра и мышьяка в 2х пробах составляет соответственно: Au 51,8 и 50,4 г/т, Ag 5,06 и 4,89 г/т, As 7,56 и 6,88 % соответственно в 1й и 2й пробах. Из них выбраны нами, как наиболее осуществимые в условиях проведения эксперимента:

Экспериментальная часть. Существуют разные способы вскрытия руд с целью удаления мышьяка. К ним относятся:

-кислотное, окислительное разложение в кислых и щелочных средах;

-окислительный обжиг;

-автоклавное окисление;

-бактериальное выщелачивание и др.

I. Окислительный обжиг. Для проведения окислительного обжига были подготовлены три пробы концентрата массой 200 г. Пробы были предварительно растерты в агатовой ступке и просеяны через сито (0,068 мм.). Окислительный обжиг проводился в муфельной печи при 450–500 °С в течение 3–4 часов. Таким образом, при прокаливании концентрата золотомышьяксодержащей руды при температуре 450–500 °С в течение 5-ти часов удаляется до 82 % мышьяка.

II. Удаление мышьяка с помощью кислотного вскрытия. Кислотное вскрытие осуществлено химическим окислением сульфидов и арсенопиритов азотной кислотой в присутствии кислорода воздуха. При этом снимается проблема обезвреживания мышьяка. К 100 г пробы концентрата было добавлено 328 мл 58 %-ной азотной кислоты. Пробы выдерживались в азотной кислоте в течение 5-6 часов. Затем пробы были отфильтрованы через воронку Бюхнера, промыты водой и высушены в сушильном шкафу при 100 °С до постоянного веса и охлаждены в эксикаторе. После обработки раствором азотной кислоты содержание As(%) составило 0,67, тогда как до обработки эта шифра была равна 7,22 %, удаления As из концентрата составил 90,72%. Таким образом, при кислотном разложении концентрата золотомышьяксодержащей руды раствором 58 %-азотной кислоты удаляется до 90,72 % мышьяка, т.е. достигается почти полное его удаление.

III. Разложение сульфидных руд в щелочных средах. В щелочной среде в присутствии кислорода воздуха как окислителя разложение концентрата золотомышьяксодержащих руд протекает с образованием соединений серы и мышьяка в высших степенях окисления. При этом в растворе накапливаются сульфаты, арсениты и арсенаты натрия, гидроксид железа:

2FeAsS + 10NaOH + 7O2 = 2Fe(OH)3 + 2Na2SO4 + 2Na3AsO4 + 2H2O. (2)

Для получения результата пробы концентрата подвергнуты щелочному разложению. Выщелачивание проводилось в 40% растворе натриевой щелочи при температуре 50-60 °С в течение 5-6 часов. После выщелачивания пробы отфильтрованы через воронку Бюхнера, промыты водой и высушены в сушильном шкафу до постоянного веса при 1000С. После охлаждения в эксикаторе пробы взвешены. Результаты исследования на содержание мышьяка оказались следующими: содержание As в средней пробе, %: до обработки NaOH, % 7,22, после щелочного разложения 7,20, % удаления As 0,28.

71

Таким образом, при щелочном разложении концентрата золотомышьяксодержащей руды Иштамберды удаляется всего 0,28% мышьяка, что делает этот способ удаления непригодным при данных условиях.

Окислительный обжиг при температуре 450-500 °С, приводит к образованию трехокиси мышьяка - As2O3, которая обладая высокой летучестью, трудноуловима и представляет опасность для окружающей среды. Кислотное вскрытие мышьяксодержащего концентрата приводит к образованию более безопасной мышьяковой кислоты – Н3AsO4. При щелочном разложении концентрата мышьяк переходит в арсениты и арсенаты натрия, которые можно перевести в нерастворимые арсениты и арсенаты кальция – Ca3(AsO3)2, Ca3(PO4)2 для дальнейшего захоронения. Сравнительные данные по удалению мышьяка из указанных концентратов (окислительный обжиг 82%, кислотное разложение 90,7, щелочное разложение 0,28) свидетельствуют о том, что наилучшие результаты 90,72% удаления мышьяка показывает метод кислотного разложения руд азотной кислотой.

Вывод: наиболее эффективным из 3х способов удаления мышьяка из концентратов золотомышьяксодержащих руд Иштамберды (окислительный обжиг, кислотное вскрытие азотной кислотой, щелочное разложение) является кислотное разложение указанных концентратов их азотной кислотой в присутствии кислорода воздуха.

Список литературы:

1.Зеленов В.И., Щендригин А.Н. Пути совершенствования технологии переработки золото- и серебросодержащих руд. Обзор. Лаб. и технол. исслед. и обогащ. мин. сырья. – М.: ВИЭМС,

1986. – 40 с.

2.Копылов Н.И., Каминский Ю.Р. Проблемы мышьяка при переработке минерального сырья // Химия в интересах устойч. Развития. – 1997. – Т 5. – № 3. – С. 221–258.

Зиканова Т.А. Извлечение мышьяка из арсенопиритных концентратов в виде сульфидов, методы их обезвреживания и утилизации. Автореферат, Караганда

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ОКСИДА МЕДИ В РАСТВОРАХ ХЛОРИДА НАТРИЯ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

Богодяж Ю.Е.

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

В последние годы большой интерес вызывают высокодисперсные материалы (нанопорошки), используемые для производства катализаторов, керамики специального назначения, сенсорных датчиков, а также в медицине, косметике, радиоэлектронике, сельском хозяйстве, и т. д. Необычные свойства наноматериалов обусловлены как особенностями отдельных частиц, так и их совместным поведением, зависящим от характера взаимодействия между наночастицами [1].

Существует большое количество методов получения оксидов металлов, базирующихся на газофазном, плазмохимическом, термическом и других процессах. Развиваются детонационный синтез и электровзрыв. Наиболее хорошо изученными являются методы, основанные на осаждении из растворов солей и последующего гидролиза, позволяющие получать гидратированные оксиды металлов в виде гелей, обладающие высокой дисперсностью и развитой пористой структурой. Одним из перспективных является электрохимический способ получения оксидов металлов с использованием переменного тока, который является наиболее эффективным, так как дает возможность получения очень чистых продуктов, а также формирование развитой поверхности.

Скорость разрушения металлов зависит от химической природы образующихся на поверхности электрода оксидов. В результате протекания процесса часть образующегося оксида меди переходит в объем раствора электролита, а часть остается на поверхности электрода. Плотность тока является технологическим параметром, наиболее интенсифицирующим процесс электролиза. Наряду с этим, использование переменного тока позволяет дополнительно упростить аппаратурное обеспечение процесса и снизить энергетические затраты на его проведение.

Данная работа посвящена электрохимическому синтезу оксидов меди при электролизе переменным током в растворах хлорида натрия. Исследования проводились при постоянной температуре (80 °С) и плотности тока 2 А/см2, концентрация растворов электролита (NaCl) изменялась от 3 до 25 %. Результаты опытов приведены в таблице 1.

72

Таблица 1. Разрушения меди при электролизе на переменном токе при различных концентрациях электролита

На основе проведенных экспериментов был сделан вывод, что наибольшее количество продукта образуется при разрушении медных электродов в растворе хлорида натрия с концентрацией равной 3 %.

В заданном электролите с концентрацией 3 % при температуре 80 °С были проведены исследования зависимости скорости образования продукта меди от плотности тока в интервале 0,5-3,0 А/см2. Результаты эксперимента представлены в таблице 2.

Таблица 2. Зависимость скорости образования продукта от плотности тока

Исходя из данных таблицы видно, что процесс образования продукта возрастает с увеличением плотности тока, т.е. максимальный выход продукта наблюдается при значении плотности тока 3 А/см2 Подобные результаты были получены для других металлов [2].

Однако использование высоких значений плотности тока (более 3 А/см2) не выгодно, т.к. при этом, требуется значительное усложнение аппаратурного оформления и увеличение экономических затрат, а скорость процесса увеличивается незначительно.

Список литературы:

1.Косинцев В.И., Коробочкин В.В. Получение оксидов и гидроксидов металлов электролизом на переменном токе // В сб.: Синтез и технология люминисцентных материалов. Ставро-

поль, 1986. Т. 30.

2.Балмашнов М.А., Кузнецова А.В. Кинетика электрохимического синтеза нанодисперсного оксида олова в растворах хлорида натрия // Химия и химическая технология в XXI веке: Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов – Томск,

ТПУ, 14–16 мая 2008. Томск: Изд. ТПУ, 2008. С. 7–8.

ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ПЛЕНОК ДВОЙНЫХ ОКСИДОВ КРЕМНИЯ И D-МЕТАЛЛОВ

Бричков А.С., Бричкова В.Ю.

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Для практического использования востребованы полупроводниковые тонкопленочные или объемные системы, в которых индивидуальные наночастицы равномерно распределены в инертной матрице и характеризуются стабильностью физико-химических характеристик. В связи с этим, интересны исследования в области синтеза и изучения свойств кремнеземистых пленок, модифицированных каталитически активными, газочувствительными и обладающими магнитными характеристиками оксидами d-металлов – Mn2O3, Fe2O3, Co3O4, NiO.

Целью работы являлось исследование влияния солей d-металлов на процессы, протекающие в кремнийсодержащих пленкообразующих растворах (ПОР), оптимизация технологических операций по получению высокопористых наноструктурированных пленок золь-гель методом и изучение их свойств.

Растворы готовили на основе тетраэтоксисилана (ТЭОС), этилового спирта, воды, соляной кислоты и соли соответствующего металла. Спектры ЯМР 29Si пленкообразующих растворов в процессе их созревания снимали на ЯМР-Фурье спектрометре AVANCE AV 300. Пленки состава SiO2-MxOy (где М – Mn, Fe, Co, Ni) с концентрацией MxOy от 5 до 30 мас. % получали из ПОР методом центрифугирования на подложках из монокристаллического кремния и кварца с последующей ступенчатой термообработкой: 30 мин при 60°С и 1 ч при 700°С. Морфологию поверхности полученных пленок исследовали на сканирующем электронном микроскопе Carl Ziess NVision 40.

73

Оптические характеристики пленок исследовали на спектральном эллипсометре «Эллипс 1891». Собственное оптическое поглощение пленок исследовали на спектрофотометре USB – 2000.

Соединение всех компонентов раствора, за исключением соли d-металла, приводит к активному взаимодействию ТЭОС с молекулами воды, и уже через 10 мин созревания в спектре ЯМР 29Si фиксируются как продукты гидролиза тетраэфира, так и продукты конденсации его гидроксопроизводных. В системах с солями металлов в течение 3–7 ч в пленкообразующем растворе сохраняются молекулы тетраэтоксисилана, в то время как раствор без солей уже через 1,5 ч содержит лишь незначительное его количество. В ПОР с солью никеля через 10 мин созревания отмечена более высокая концентрация ди– и тригидроксопроизводных тетраэтоксисилана по сравнению с другими растворами, что приводит к относительному увеличению концентрации соответствующих продуктов конденсации гидроксосиланов и, соответственно, – к раннему сшиванию силоксановых цепочек. В результате, раствор, содержащий соль никеля (II), имеет наибольшее значение кинематической вязкости на протяжении 100 суток созревания.

Как показали исследования, охлаждение раствора в процессе его созревания и увеличение концентрации соли d-металла существенно влияют на реологические характеристики ПОР, а также морфологию поверхности и свойства синтезируемых из него тонкопленочных материалов. Установлено, что растворы, выдержанные при пониженной температуре (5 – 10°С), имеют более высокие значения кинематической вязкости, стабильны на протяжении 1,5 месяцев и могут с успехом применяться для синтеза высокопористых наноструктурированных пленок [1], характеризующихся пониженными значениями показателя преломления (1,35 – 1,43) и эффективным поглощением УФ-излучения в диапазоне длин волн 190 – 250 нм (Рис. 1).

Рис. 1. Спектральная зависимость коэффициента пропускания света (T) пленок SiO2-Co3O4 с

содержанием Co3O4, мас. %: 1 – 10; 2 – 20; 3 – 30

Список литературы 1. Бричкова В.Ю., Бричков А.С., Егорова Л.А., Заболотская А.В., Иванов В.К. // Изв.

вузов. Химия и химическая технология. 2011. Т. 54. Вып. 11. С. 139–142.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТРЕПЕЛО-ОПОКОВЫХ ПОРОД

Вахрушева К.В.

Национальный исследовательский томский политехнический университет

E-mail: vakhrush@tpu.ru

В России, где общая площадь эксплуатируемых зданий составляет около 5 млрд. м2, на отопление ежегодно расходуется около 40 млн. тонн условного топлива, т.е. примерно четверть энергоресурсов страны. Проблема экономии энергии, а значит и повышения эксплуатационных характеристик зданий, стала для России актуальной задачей, требующей скорейшего решения. Одним из наиболее эффективных путей экономии энергии в строительном секторе признано сокращение потерь тепла через ограждающие конструкции зданий и сооружений.

Все выпускаемые теплоизоляционные материалы по характеру их структуры можно разделить на три группы: материалы с жесткой, ячеистой структурой, материалы с зернистой, несвязной

74

структурой и материалы с волокнистой структурой [1]. При выборе материала потребитель, прежде всего, ориентируется на стоимость и некоторые свойства, например, на плотность и теплопроводность. При этом такие важнейшие функциональные свойства утеплителей, как долговечность, экологичность, биостойкость, термо- и влагостойкость уходят на второй план.

В настоящее время пеностекло является одним из прогрессивных теплоизоляционных материалов, отвечающим всем современным требованиям. Это материал с замкнутой ячеистой структурой, представляющий собой застывшую стеклянную пену с размером полиэдрических и округлых ячеек 0,5–3 мм. Пеностекло получают при термическом нагреве до температур 750–850 °С тонкомолотой шихты, состоящей из стекла и газообразователя. Однако, несмотря на ряд преимуществ, пеностекло по-прежнему остается дорогостоящим материалом. Поэтому задача получения пеностекла по более простой энергосберегающей технологии является актуальной и на пути ее решения важную роль играет использование природного минерального сырья и отходов производств.

Цель данной работы заключалась в получение нового теплоизоляционного материала с высокими эксплуатационными характеристиками, похожими на свойства пеностекла из природного и техногенного сырья.

Для получения материала использовались кремнеземсодержащие породы (трепел, опока, диатомит) и вспученный перлит. Такие кремнеземсодержащие породы практически не вспучиваются, а температура их плавления достаточно высока. Однако в смеси со щелочью и водой они образуют силикатные массы, в которых при нагревании до 600–700 °C происходит процесс вспучивания и в результате чего образуется изделие с жесткой пористой структурой. Вспученная масса после охлаждения дает пористый неорганический материал – термопеносиликат [2].

Исследования проводились с использованием кремнеземистой породы Зикеевского месторождения Калужской области, химический состав которой представлен в таблице 1.

Таблица 1. Химический состав кремнеземистой породы, %

Куски породы размером менее 10 см высушивались до постоянной массы при 100 °C и размалывались в порошок с размером частиц менее 0,63 мм. Щелочной добавкой служил порошок NaOH. Смесь с соотношением порода : NaOH, равным 2,7:1, перемешивалась вручную при температуре 80–90 °C с добавлением воды и перлита в течение 15 минут до вязкого состояния. Затем проводилась гранулирование и после этого образцы подвергались обжигу в открытых металлических формах при температурах 400, 500, 600 и 700 °C.

Из рисунков 1 и 2 следует, что в результате процесса вспучивания происходит увеличение объема образцов без добавления перлита в 3,5–3,7 раза и с добавлением перлита в 3–3,3 раза по сравнению с исходными размерами образцов. Это можно объяснить тем, что главным порообразователем в процессе вспучивания выступает водяной пар, образующийся из химически связанной воды, содержащейся в пеносиликате, и в результате чего происходит увеличение объема.

75

На рисунках 3 и 4 указаны некоторые физико-химические свойства термопеносиликата. Целенаправленно изменяя содержание твердой фазы в смеси путем введения различных тон-

кодисперсных минеральных наполнителей, можно получать пеносиликатные изделия с плотностью 50–200 кг/м3, коэффициентом теплопроводности 0,032–0,065 Вт/м·К и прочностью при сжатии 0,08–0,85 МПа. Функциональные свойства термопеносиликата аналогичны свойствам пеностекла. Этот материал сохраняет свою форму и свойства при нагреве до 700 °C, биостоек, экологически чистый. Единственным его недостатком является довольно высокое водопоглощение (до 25 %), обусловленное значительной долей сквозной пористости в структуре. Этот недостаток устраняется при нанесении на его поверхность защитных полимерных или неорганических водостойких покрытий в виде сплошной пленки толщиной 0,1–0,5 мм. Покрытие надежно блокирует проникновение влаги в материал и переводит его в категорию долговечных.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1.Из смеси кремнеземсодержащего сырья и щелочи получен материал ячеистого строения со свойствами, близкими к пеностеклу.

2.Данный метод отличается простотой и энергоэффективностью по сравнению с технологией получения пеностекла.

Список литературы

1.Лотов В. А. Перспективные теплоизоляционные материалы с жесткой структурой. // Строительные материалы. 2004. № 11. С. 8-9.

2.Лотов В.А., Кутугин В.А. Формирование пористой структуры пеносиликатов на основе жидкостекольных композиций. // Стекло и керамика. 2008. № 1. С. 6–10.

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СВОЙСТВ МУЛЛИТО-КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ ОТ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ИСХОДНЫХ ОКСИДНЫХ СМЕСЕЙ

Гайдайчук Е.В., Петрова О.В.

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Преимуществами керамики с использованием в ее составе оксида алюминия являются возможность изготовления изделий очень малой толщины; очень гладкая поверхность; высокая прочность; устойчивость к высоким температурам технологического процесса и эксплуатации; высокая устойчивость к коррозии.Определенные сферы производства требуют использования механически прочной, устойчивой к истиранию керамики с заданной плотностью.

Целью проводимых исследований было изучение зависимости плотности получаемого керамического материала на основе оксида алюминия от компонентного состава с сохранением высоких эксплуатационных свойств.

Для получения керамики с заданной плотностью готовили смеси состава на основе оксида алюминия α-Al2O3, с добавлением некоторых оксидов 4, 5 групп периодической системы элемен-

тов. Предварительно производился подбор составов, рассчитанная теоретическая плотность кото-

рых лежит в интервале от 3,4 г/см3 до 3,7 г/см3. Образцы формовались методом полусухого прессования с добавлением временной связки и пластификатора.

Обжиг образцов при температуре 1600 оС на воздухе показал следующие результаты (рис. 1).

76

Рис. 1. Зависимость кажущейся плотности обожженных образцов от составов Диаметр образцов увеличился относительно исходного, водопоглощение и пористость име-

ли высокие значения, что косвенно свидетельствовало о процессе синтеза при обжиге. Данные рентгенофазового анализа подтвердили наличие новой фазы в обожженных образцах.

В следующем эксперименте образец с частично синтезированной фазой муллита использовался как компонент новой шихты с введением диоксида циркония и α-Al2O3. Кроме того, был

рассчитан и приготовлен состав с использованием электроплавленного муллита, который был предварительно активирован в планетарной мельнице. В этом эксперименте плотность получаемых образцов керамики соответствовала заданной (рис. 2).

Рис. 2.Зависимость кажущейся плотности обожженных образцов от составов Образцы получились плотные, с низкими показателями пористости и водопоглощения.

Микротвердость образцов с использованием электроплавленного муллита составила 15,8 ГПа, максимальная кажущаяся плотность 3500 кг/м3.

РАСЧЕТ В MATHCAD ПО ГОСТ Р 52857.2-2007 ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБЕЧАЕК, ПОДКРЕПЛЕННЫХ КОЛЬЦАМИ ЖЕСТКОСТИ

Гарбуз В.Г.

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Для облегчения рутинной работы при проектировании сосудов и аппаратов нами по ГОСТ Р 52857.5-2007 [1] разработан алгоритм и программа расчета цилиндрических обечаек, подкрепленных кольцами жесткости, работающих под внутренним избыточным давлением, вакуумом или наружным давлением. Для обечайки с известными геометрическими размерами программа определяет исполнительную толщину стенки при минимально возможном расстоянии между кольцами жесткости, которая удовлетворяет условиям прочности и устойчивости, проверяет условия применения методики и выдает пользователю результаты расчета, по которым он может сделать вывод о приемлемости выбранной конструкции или изменить ее размеры и повторить расчет. Применение колец жесткости значительно снижает массу корпуса сосудов и аппаратов, позволяя

77

сократить расходы на их изготовления.

Программа составлена в среде MathCAD, позволяющей производить вычисления на распространенных персональных компьютерах и печатать отчет в соответствии с требованиями норм и методов расчета на ЭВМ [2]

В программе организована автоматическая работа с базами данных, что исключает потребность их поиска в справочниках, а также организована возможность выбора различных конструктивных элементов. При составлении программы использовались различные методы и приемы решения:

автоматический выбор различных коэффициентов из баз данных;

расчет значений методом интерполяции;

комбинированные методы расчета.

Список литературы:

1.ГОСТ Р 52857.2-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек

2.Рачков В.И., Зусмановская С.И., Вольфсон Б.С. Новый сборник российских национальных стандартов по расчету на прочность сосудов и аппаратов // Журнал "Химическое и нефтегазовое машиностроение". 2008. Вып. 7.

РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ СИНТЕЗА ФЛУОРЕСЦИРУЮЩИХ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК СУЛЬФИДА КАДМИЯ В СРЕДЕ МОНОМЕРА

Готовцева Е.Ю., Бирюков А.А.

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Наночастицы полупроводников – квантовые точки (КТ) сравнительно новый класс флуоресцирующих материалов, конкурирующий по своим характеристикам с органическими красителями. К настоящему времени большой прогресс достигнут в получении и исследовании КТ полу-

проводников А2В6.

Одна из актуальных областей применений полупроводниковых КТ – солнечная энергетика. Солнце – это неиссякаемый, доступный и абсолютно безопасный источник энергии, однако на сегодняшний день использование солнечной энергии затруднено из-за высокой себестоимости фотоэнергосистем. Одним из путей снижения стоимости является использование различных концентраторов солнечной энергии [1], которые позволяют существенно снизить площадь солнечных батарей за счет повышения интенсивности потока падающего излучения. Широко применяемые фокусирующие концентраторы имеют ряд недостатков, например, снижение эффективности при диффузном освещении, необходимость механической регулировки при движении солнца в течение дня. Современной альтернативой становятся люминесцентные солнечные концентраторы

(ЛСК).

ЛСК представляют собой плоские пластины из стекла или прозрачного полимера с добавками люминофора. Исходное солнечное излучение поглощается люминофором с последующей флуоресценцией. За счет волноводного эффекта флуоресценция концентрируется и выводится через торцы пластины, где располагаются стандартные солнечны батареи. Кроме концентрации излучения такие устройства сдвигают спектр излучения в длинноволновую область спектра повышая эффективность приемника излучения [2].

Вкачестве люминофоров ЛСК обычно используются органические красители. К недостаткам красителей относятся фотораспад под действием солнечного излучения и узкие спектры поглощения, в результате чего не полностью используется исходное солнечное излучение. Для уменьшения влияния этих недостатков предлагается использовать красители в сочетании с КТ.

Цель настоящей работы – развитие технологии синтеза КТ сульфида кадмия в акриловых полимерах. Получаемые нами композиты CdS/ПММА по разработанной ранее технологии раз- мерно-контролируемого синтеза [3] недостаточно эффективно флуоресцируют. Кроме того, в процессе синтеза используется газообразный сероводород, что затрудняет контроль концентрации и ухудшает воспроизводимость результатов.

Врезультате исследований была разработана методика синтеза КТ CdS в среде оптически прозрачного акрилового мономера 2-гидроксиэтилметакрилата (HEMA) с использованием прекурсоров трифторацетата кадмия (Cd(CF3COO)2) и тиоацетамида (CH3C(S)NH2). Синтез основан на

известном механизме взаимодействия солей металлов с тиоацетамидом через стадию образования комплексов [MeLn]Z+, где L – тиоацетамид. Дальнейшее образование соответствующих сульфи-

дов происходит в результате термического разложения комплекса [4]. В работе изучено влияние

78

концентрации и соотношения перкурсоров, температуры и ряда других параметров синтеза на размер и излучательные свойства синтезируемых КТ CdS.

В результате получены КТ размером 3,5-6 нм с длинноволновым краем полосы поглощения 380-450 нм обладающие эффективным широкополосным излучением в диапазоне 500-750 нм. Эффективность излучения КТ, полученных по настоящей методике, превосходит эффективность излучения КТ полученных по методике, описанной в [3]. Полученные КТ в среде мономера НЕМА пригодны для использования в составе люминесцентных концентраторов совместно с органическими красителями для увеличения эффективности преобразования излучения и повышения срока службы красителей.

Список литературы:

1.Вакив М.М., Круковский С.И., Николаенко Ю.Е., и др. // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2010. № 2. С. 10-13.

2.Гладышев П.П., Вакштейн М.С., Филин С.В., и др. // Сборник тезисов докладов Второго Международного форума по нанотехнологиям Rusnanotech. 2009. С. 61-62.

3.Бирюков А.А., Изаак Т.И., Светличный В.А., Готовцева Е.Ю. // Известия ВУЗов. Физика. 2009. 52 (12/2) С.16-20.

4.Журавлева М.Н. Автореф. Дис…канд.тех.наук. Саратов, 2006. 20 с.

РАСЧЕТ В MATHCAD ПЛОСКИХ КРУГЛЫХ ДНИЩ И КРЫШЕК ПО ГОСТ Р 52857.2-2007 Гусев А.Ю.

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Для облегчения рутинной работы при проектировании сосудов и аппаратов нами по ГОСТ Р 52857.5-2007 [1] разработан алгоритм и программа расчета исполнительной толщины плоских круглых днищ и крышек сосудов и аппаратов, работающих под внутренним избыточным или наружным давлением и с дополнительным краевым моментом. При больших нагрузках предусмотрена установка радиальных ребер жесткости для уменьшения массы днищ и крышек. Для обечайки с известными геометрическими размерами программа определяет исполнительную толщину днищ и крышек, удовлетворяющую условию прочности, проверяет необходимые условия и выдает пользователю результаты расчета, по которым он может сделать вывод о приемлемости выбранной конструкции или изменить ее размеры и повторить расчет.

Программа составлена в среде MathCAD, позволяющей производить вычисления на распространенных персональных компьютерах и печатать отчет в соответствии с требованиями норм и методов расчета на ЭВМ [2]

В программе организована автоматическая работа с базами данных свойств конструкционных материалов, что исключает необходимость их поиска в справочниках, организована возможность выбора различных конструктивных элементов. При составлении программы используются следующие методы и приемы решения:

автоматический выбор различных коэффициентов из баз данных;

расчет значений методом интерполяции;

комбинированные методы расчета.

Список литературы:

1.ГОСТ Р 52857.2-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек.

2.В.И. Рачков, С.И. Зусмановская, Б.С. Вольфсон Новый сборник российских национальных стандартов по расчету на прочность сосудов и аппаратов // Журнал "Химическое и нефтегазовое машиностроение". –2008г. Вып. 7

ПЛАГИОКЛАЗ-СЕРИЦИТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ КАК ОСНОВНОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЛОТНОСПЕЧЕННОЙ КЕРАМИКИ

Дайнеко Е.Б., Борисенко А.В., Токарев А.Г., Мареха С.О. Национальный технический университет

«Харьковский политехнический институт»

Современная керамика включает класс плотноспеченных материалов, которые широко применяются в строительстве, быту и различных областях промышленности. Благодаря максимальной степени спекания изделия из таких материалов даже при отсутствии глазурного слоя непроницаемы для жидко-

79

стей и газов, обладают высокой морозостойкостью, химической устойчивостью и прочностными характеристиками. К данной группе материалов относятся стеновые, мостовые и гидротехнические клинкерные керамических изделия, плитки для пола, керамогранит, фарфор разного функционального назначения: бытовой, санитарный, химически стойкий, электротехнический. Сегодня наблюдается тенденция увеличения объемов производства плотноспеченной керамики в соответствии с ростом потребностей рынка [1].

Одним из условий успешного функционирования предприятий, производящих плотноспеченную керамику, является расширение сырьевой базы за счет использования ранее неосвоенных месторождений, а также изучение возможности применения нового минерального сырья. Большой интерес в этом контексте представляют плагиоклаз-серицитовые породы, которые можно использовать как комплексное сырье, ценность которого обусловлена одновременным присутствием оксидов, составляющих основу керамических масс. Суммарное содержание оксидов Al2O3 SiO2, Na2O, K2O в составе породы (на прокаленное вещество) достигает 97 %. Кроме того, материалы характеризуются низким содержанием красящих оксидов (ΣFe2O3 + FeO + MnO + TiO2 = 2 %).

В ходе исследований на основании сведений о химико-минеральном составе пород месторождения «Степное» [2] и проведенных нами физико-химических расчетов в системах породообразующих оксидов осуществлена прогнозная оценка флюсующей способности плагиоклазсерицитовых материалов и сделаны предположения о порядке фазовых превращений при их термообработке в интервале температур 1100÷1350 °С. Так, при нагревании в интервале температур 900÷1060 °С наблюдается плавление альбитовой составляющей породы; при достижении 1140 °С происходит инкогруэнтное ортоклаза (K2О·Al2О3·6SiO2) с образованием лейцита (K2О·Al2О3·4SiO2 ) и расплава. При дальнейшем нагревании наблюдается формирование муллитовой фазы, количество которой увеличивается до ~ 20 % при 1300 °С. Одновременно происходит плавление лейцита с увеличением количества расплава до ~ 80 %. Расчет химического состава и свойств образующегося расплава показал, что для активизации спекания керамики его вязкость необходимо уменьшить до 103,5÷104,0 Па·с, что может быть достигнуто путем химического модифицирования.

Экспериментальное изучение процессов, сопровождающих термообработку исследуемых пород, проводившееся с использованием дифференциально-термического и рентгенофазового анализов, подтвердили результаты теоретических исследований. Установлено, что в температурном интервале 700÷900 °С происходит удаление конституционной воды из материала; максимум реакции разложения продуктов дегидратации серицита наблюдается 1157 °С. В продуктах обжига исследуемых пород при данной температуре по данным РФА идентифицированы муллит и кварц. Это подтверждает ценность плагиоклаз-серицитовых пород, как источника формирования муллитовой фазы, для получения керамических изделий с повышенной химической стойкостью, механической и электрической прочностью.

Полученные данные легли в основу разработки составов масс для получения керамических материалов с максимальной степенью спекания и интервалом спеченного состояния 80 °С. В результате скоростного обжига при температуре 1150 °С получены плотноспеченные материалы, характеризующиеся водопоглощением 0,1÷0,5 %, прочностью на изгиб 27÷32 МПа, кислотостойкостью 98,7÷99,1 % (по отношению к 20 %-ному раствору соляной кислоты), износостойкостью 120÷130 мм3 и морозостойкостью более 100 циклов.

Список литературы:

1.Статистична інформація [Електронний ресурс] // Державний комітет статистики України. 2010. Режим доступу: www.ukrstat.gov.ua.

2.Юминов А.М., Синяковская И.В. Серицитолиты участка Степное // Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана, Урала и сопредельных территорий. – Уфа: ИГ УНЦ РАН, 2010. С. 156–159.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ ВИСМУТА(III) С 2 МЕРКАПТОЭТАН- И 3 МЕРКАПТОПРОПАНСУЛЬФОНОВЫМИ КИСЛОТАМИ Дергачев И.Д., Петров А.И.

Институт Цветных Материалов и Материаловедения Сибирского Федерального университета, г. Красноярск

Будучи тяжёлым металлом, Bi(III) активно взаимодействует с серосодержащими белками и аминокислотами в живых организмах. Одними из подобных веществ являются полифункциональные S,O-донорные биолиганды 2-меркаптоэтансульфоновая кислота (коэнзим-М, H2MES) и её

гомолог 3-меркаптопропансульфоновая кислота (H2MPS), которые активно используются в противораковой терапии для ослабления нефротоксичного действия карбоплатина и цисплатина. Од-

80