Сб. тезисов докладов Инновационные материалы и технологии в дизайне. 19-20 марта 2015

технологии и знаний в этой области позволяет с большей эффективностью следить за безопасностью АЭС.

Таким образом, правильно спроектированная, качественно построенная и грамотно эксплуатирующаяся атомная станция является надежным и безопасным производителем электроэнергии. А отходы в виде отработанного ядерного топлива при правильном захоронении оказывают минимальное воздействие на окружающую среду. При этом АЭС выделяет в окружающую среду такое малое количество радиации, что ее воздействие на человека и природу практически не удается обнаружить, когда как на станциях, работающих на угольном топливе, ежесекундно выделяется значительное количество разнообразных продуктов сгорания, которые загрязняют атмосферу, почву и воду [4].

Список литературы

1. URL: http://www.gosthelp.ru/text/NP00197Obshhiepolozheniya.html (дата обращения: 20.01.2015).

2.URL: http://www.worldnuclearreport.org/IMG/pdf/201408msc-worldnuclearreport2014-lr-v4.pdf (дата обращения: 20.01.2015).

3.URL: http://old.niaep.ru/ru/360/426/ (дата обращения: 21.01.2015).

4.URL: http://tochka-rosta.pro/Novosti/atomnye-elektrostancii-i-okruzhayushhaya-sreda.html (дата обращения: 21.01.2015).

УДК 614.837.2 А. Н. Емельянова, А. Ю. Ромашов, М. А. Симонова

Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, Санкт-Петербург

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ НАСЫЩЕНИЯ СВОБОДНОГО ОБЪЕМА АППАРАТА ПАРАМИ АЦЕТОНА, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОКОМПЛЕКСАМИ

Аннотация.В работе установлено, что при модификации ацетона нанокомплексами давление насыщенного пара увеличивается.

Ключевые слова: нанокомплексы, давление насыщенного пара, ацетон.

Испаряемость жидкости играет существенную роль при оценке образования горючих смесей в свободном объеме технологических аппаратов [1]. Существуют методики изменения свойств различных веществ и материалов при помощи модификации нанокомплексами [2]. В ходе проведенного исследования рассматривалось влияние такой модификации на испаряемость ацетона.

При проведении эксперимента для оценки давления насыщенного пара был использован метод Рейда [3]. Полученные результаты динамики насыщения свободного объема парами ацетона представлены на рисунке.

© А. Н. Емельянова, А. Ю. Ромашов, М. А. Симонова, 2015.

71

Динамика насыщения свободного объема аппарата парами ацетона

Оценивая результаты эксперимента, мы можем с уверенностью утверждать, что при модификации нанокомплексами данной легковоспламеняющейся жидкости давление насыщенного пара увеличивается. Это может быть связано с влиянием нанокомплексов на поверхностный слой жидкости. Судя по результатам эксперимента, такая модификация позволит повысить качество растворителя для лакокрасочных покрытий и снизит его фактические затраты и время высыхания такого покрытия.

Список литературы

1.Пучков В.А., Дагиров Ш.Ш., Агафонов А.В. и др. Пожарная безопасность: Учебник. М.: Академия ГПС МЧС России, 2014.

2.ИвановА.В.,ИвахнюкГ.К.,ЕмельяноваА.Н.Исследование влияния углеродных нанотрубок на температуру вспышки керосина в условиях воздействия переменного частотномодулированного потенциала // Проблемы управления рисками в техносфере. 2013. № 3 (27). С. 53–57.

3.ГОСТ 31874–2012. Нефть сырая и нефтепродукты. Определение давления насыщенных паров методом Рейда.

УДК 546.623-31:541.18.02:541.12.036 + 66.040.262 А. Н. Матвеева, Н. А. Пахомов

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет), Санкт-Петербург

МЕТОДОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ КАТАЛИЗАТОРНЫХ ОТХОДОВ

Аннотация. Исследованы закономерности регидратации отходов – продуктов центробежной термоактивации (ЦТА) гиббсита (ГБ) различного происхождения с образованием псевдобемита (ПБ) и байерита (БА).

Ключевые слова: гиббсит, ЦТА-продукт, регидратация.

© А. Н. Матвеева, Н. А. Пахомов, 2015.

72

Рисунок 1 – Взаимосвязь некоторых гидроксидов и оксидов алюминия

Гидроксиды и оксиды алюминия (ГОА) – многотоннажные продукты химического рынка. Все большее практическое значение они находят в получении носителей, катализаторов и сорбентов. Все модификации ГОА генетически связаны друг с другом (рис. 1), что позволяет, используя взаимные переходы, синтезировать необходимые рынку ценные продукты, например, γ- и η-оксиды алюминия.

В процессе приготовления носителя катализатора КДМ методом ЦТА накапливается большое количество отходов (150 т/год) в виде пыли, большую часть которой составляет аморфный оксид [1]. Однако, используя приемы регидратации, из этих отходов можно получить ПБ или БА, являющиеся сырьем для γ- и η-Al2O3. Разработке данной технологии и посвящено настоящее исследование.

Для отработки условий получения ПБ и БА использовали образцы ЦТА-продуктов, полученных из Ачинского (А-ЦТА) и Богословского (Б-ЦТА) гиббситов, которые смешивали с водными растворами основания (NH3·H2O) или кислоты (HNO3, CH3COOH) с последующим постоянным перемешиванием в течение τр часов при заданной темпе-

ратуре (Tр).

На рис. 2 представлены условия формирования гидроксидов алюминия.

Рисунок 2 – Условия формирования гидроксидов из ЦТА-продуктов

73

БА образуется в щелочной (pH = 10–11), а ПБ – в кислой (pH = 5–5,5) средах; повышение Tр уменьшает время регидратации и приводит к значительному росту содержания целевых фаз. Наибольшие выходы продуктов регидратации в сопоставимых условиях достигаются на продукте А-ЦТА из нефелинового сырья, меньшие – из продуктов Б-ЦТА, полученного по методу Байера. Так, выход БА (Tр = 30–35 °С и τр = 24 ч) из Б-ЦТА почти в два раза ниже (21% мас.), чем из А-ЦТА (44 % мас.), хотя в последнем содержится большее количество крупных частиц. Полученный результат объясняется морфологией образца Б-ЦТА, который, по данным сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), состоит из плотных частиц и содержит помимо аморфной и кристаллическую фазу χ-Аl2О3 с низкой реакционной способностью. Продукт А-ЦТА, по данным РФА и ДТА, состоит преимущественно из реакционноспособной аморфной фазы и, по данным СЭМ, имеет более рыхлую, легко пептизирующуюся и химически активную структуру.

Работа выполнена в рамках Государственного контракта № 14.Z50.31.0013 от

19.03.2014 г.

Список литературы

1.Пахомов Н.А. и др. Разработка и опыт промышленной эксплуатации микросферического алюмохромового катализатора КДМ дегидрирования изобутана в кипящем слое // Кинетика и катализ. 2012. № 3. С. 65–75.

СУХИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СМЕСИ НА ОСНОВЕ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ ПРЕДПРИЯТИЙ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

Аннотация. Показан результат получения сухих строительных смесей с заданными свойствами, с использованием отходов региональных предприятий. Разработана трехкомпонентная универсальная добавка в сухие смеси различного назначения.

Ключевые слова: сухая строительная смесь, промышленные отходы, гранулированная добавка, санирующая штукатурка, кладочный раствор.

Изменившаяся экономическая ситуация в нашей стране обусловила необходимость производства сухих строительных смесей (ССС) на местах, близких к потребителям. Исторически сложившиеся территориально-производственные комплексы Иркутской области обладают большими запасами вторичных ресурсов, пригодных для производства сухих строительных смесей различного назначения. Среди отходов – поверхностно-активные и минеральные компоненты, которые могут обеспечить специальные свойства ССС различного назначения после модификации.

На кафедре СМиТ БрГУ на протяжении ряда лет ведутся активные исследования по получению полифункциональных модификаторов для ССС на основе цемента, в том числе

© С. А. Белых, Д. А. Галанцева, 2015.

74

оптимизация составов ССС для монтажных, кладочных, теплоизоляционных, санирующих штукатурок и др.

Изучение физико-химических особенностей различных техногенных продуктов промышленности, их влияния при использовании на эксплуатационные свойства сухих строительных смесей является актуальной задачей.

Цель настоящей работы: получение многофункциональной добавки для ССС на основе вторичных ресурсов.

Изучены имеющиеся ресурсы региона и определены: в качестве минерального компонента – микрокремнезем; воздухововлекающей добавки – ЛТО (лигнин таловый омыленный) [4]; пластификатора – С-3; ускорителя схватывания и твердения – карбонат лития, формиат калия.

Благоприятно воздействуя на формирование структуры, микрокремнезем в бетонах и растворах на цементной основе является базовой добавкой для создания высокопрочных, коррозионно-стойких строительных материалов. Его применение совместно с другими модифицирующими веществами позволяет создавать ССС различного назначения.

Для производства комплексных добавок для ССС рассмотрено два способа их приготовления по патентам БрГУ [№ 2283292, № 2278085].

Основная задача настоящих исследований – получение многофункциональной добавки, обладающей направленным воздействием на сроки схватывания и твердения. Не по одному из приведенных патентов невозможно получение сразу трехкомпонентной добавки из-за процессов коагуляции воздухововлекающего компонента при введении ускорителя.

По известному способу [№ 2283292] приготовлена микрогранулированная комплексная добавка воздухововлекающего действия (рисунок).

Технологическая схема производства воздухововлекающей органоминеральной добавки:

1,2,10,12 – бункеры исходных компонентов; 3,4,9,11,20 – весовой дозатор; 5,6, – течка; 7 – емкость, оборудованная мешалкой, для приготовления рабочего раствора ПАВ; 8 – объемный дозатор; 13,26 – шнековый конвейер; 14 – с­меситель принудительного действия; 15 – ленточный конвейер; 16 – сушильная камера; 17 – шнек; 18 – аспирационная шахта; 19 – бункер готовой продукции; 21 – упаковочно-фасовочное оборудование; 22 – пневмокамерный­ насос; 23 – циклон; 24 – батарейный циклон; 25 – электрорукавной фильтр; 27 – вентилятор высокого давления

75

По патенту [№ 2278085] сделана грануляция пластификатора и ускорителя [1]: два компонента полученных добавок совместно размалывают. Получена гранулированная добавка пластификатора с эффектом ускорителя твердения.

При решении оптимизационной задачи установлены соотношения компонентов полифункциональной добавки: воздухововлекающая ЛТО : пластификатор С3 : ускоритель схватывания и твердения – карбонат лития (формиат калия) 1 : 1,1 : 2,2(1,3–3,1).

Полученная добавка опробована в кладочных, монтажных, и штукатурных растворах, реологические и эксплуатационные свойства которых при введении добавок соответствуют требованиям ТУ.

В результате исследований получена трехкомпонентная добавка многоцелевого назначения для сухих строительных смесей.

Список литературы

1.ГаланцеваД.А.,ГнедоваО.Л.Особенности технологии производства ПАВ в сухие строительные смеси// Энергия молодых – строительному комплексу: Материалы Всерос. науч.-техн. конф. студентов, магистрантов, аспирантов, молодых ученых. Братск: БрГУ, 2014.

2.БелыхС.А.,ФадееваА.М.,МясниковаА.Ю.,ПоповаВ.Г.Способ приготовления микрогранул комплексной добавки в цементные композиты // Пат. № 2283292 РФ. Опубл. 10.09.2006.

3.Белых С.А., Фадеева А.М., Зиновьев А.А., Лебедева Т.А. Регулирование воздухововлечения бетонной смеси // Пат. № 2278085 РФ. Опубл. 20.06.2006.

4.КудяковА.И.,БелыхС.А.,ДаминоваА.М.Сухие смеси растворные цементные с микрогранулированной воздухововлекающей добавкой // Строительные материалы. 2010. № 1. С. 52–53.

5.Кудяков А.И., Белых С.А., Даминова А.М. Управление структурой и морозостойкостью растворов из сухих монтажных смесей с гранулированной воздухововлекающей добавкой //

Строительство. 2010. № 10. С. 30–36.

6.Белых С.А., Чикичёв А.А. Цементный строительный раствор для штукатурок с добавкой из полимерного остатка // Тр. Братского государственного университета. Естественные и ин-

женерные науки. 2012. Т. 2. С. 155–160.

Экологичная технология котонизации для получения сорбЕНТОВ и нетканых материалов

Аннотация. Разработана низкотемпературная маломодульная ферментативная технология разволокнения льноволокон, используемых в качестве сорбентов и основы для производства нетканых материалов.

Ключевые слова: котонин, лигнин, ферменты, сорбция, нетканые материалы, ИК, УФспектроскопия, разрывные характеристики.

© В. А. Логинова, А. А. Буров, А. В. Чешкова, В. А. Козлов, 2015.

76

Разработка экологичных и экономичных технологий получения котонина для создания волокнисто-полимерных материалов является актуальной задачей для российского производства. Котонин и материалы на его основе различной структуры (котонин 100 %, котонин/полиэфир) широко используются в обувной, швейной промышленности, строительстве и автомобилестроении в составе композиционных материалов (армированные волокниты, пластики), нетканой матрицы для лекарственных средств и удобрений, нетканых утеплителей и сорбентов.

Одной из проблем широкого внедрения механохимических технологий котонизации иизвестных ферментативных способов по отношению к короткому льняному волокну российского производства является наличие загрязненных стоков и высокий расход технологической воды. Использование механических технологий разволокнения кроме высокой энергоемкости процесса не обеспечивает желаемой степени очистки от сорных примесей и костры, а также приводит к низкому выходу целевого продукта и образованию пуховых волокон.

Новый подход к элементаризации комплексного льноволокна, предложенный авторами, основан на использовании низкотемпературного селективного биохимического воздействия ферментными растворами (полигалактоуроназы, манназы и ксиланазы), обеспечивающего удаление части нецеллюлозных полисахаридов с сохранением струк- туро-образующего лигнина.

Уникальность выбранного подхода и принципиальное отличие от известных технологий механического и механохимического разволокнения, а также известных ферментативных способов заключается в максимальном сохранении лигнина, дубильных и красящих веществ ароматической природы.

Доказано, что котонизация обеспечивает повышение фунгистатической активности компонентов лигнина, в том числе евгенола, за счет деэкранизации последних в результате деструкции лигно-углеводного комплекса. Преимущества новой маломодульной ферментной технологии котонизации, разработанной на кафедре ХТВМ, заключаются:

––в экологичности за счет исключения использования химических реагентов и применения оптимизированной композиции ферментов низкой концентрации (менее 0,1% от массы субстрата), обеспечивающих эффективную котонизацию при температуре 18–30 °С (комплекс пектиназ и гемицеллюлаз) и выход целевого продукта на уровне 68%.

––в низком расходе технологической воды за счет использования маломодульных операций пропитки и исключения стадий промывки;

––в низкой энергоемкости, за счет применения «холодных» методов воздействия и снижения модулей чесального оборудования в два раза.

Рассчитанная потребность в энергоресурсах составляет: удельный расход воды– 0,5 л/кг волокна; пара – 0,01 кг/кг волокна. Установлено, что полученные волокна льна в холсте имели среднюю длину 1,8 см; содержание костры – 0,9–1,5%; тонину – 0,88–0,93 мкм и природный грязно-желто-серый цвет 19,9–20,5% (540 нм); содержание коротких волокон менее 5 мм не превышает 35–39%.

Методами ИК и УФ-спектроскопии проведена сравнительная оценка качественного состава нативных волокон льна, котонизированных ферментными, механическими и химическими способами; выявлена специфика сорбционных и фунгистатических свойств котонина ферментативного способа разволокнения [1; 2].

В условиях производства наработаны опытные партии котонина, использованного впоследствии для формирования нетканых материалов с использованием композиции

77

термопласта, стирол-акриловой эмульсии, водной дисперсии циклических олигомеров ПА. Установлено, что нанесение на волокно связующих не снижает фунгистатическую активность льноволокна в структуре нетканого материала. Эффект сохраняется благодаря диффундированию на стадии сушки природных полимеров ароматической природы в пленку связующего [1; 2].

Выявлено влияние биополимеров, входящих в состав волокон льна, и степени очистки льноволокна на деформационные и структурные свойства пленок и ВПМ. Установлено, что лигнинный компонент обеспечивает увеличение разрывных характеристик и гидрофобности ВПМ.

Работа выполнена при поддержке Гранта РФФИ 14-03-00417 «а».

Список литературы

1.Логинова В.А., Чешкова А.В., Шибашова С.Ю., Захарова И.М .Новые технологии фермент-

ной котонизации для получения волокон льна с фунгистатическими свойствами // Известия высших учебных заведений. Технология легкой промышленности. 2013. № 1. С. 44–47

2.Логинова В.А., Козлов В.А., Чешкова А.В. Оценка сорбционной способности лигнообогащенного котонина льна // Сб. материалов XV Междунар. семинара «Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы». Иваново: ИГТА, 2012. С. 95–100.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫХ ОТХОДОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Аннотация.В статье приведены результаты исследований по получению теплоизоляционных, теплоизоляционно-конструкционных и жаростойких материалов на основе наполненных пеностекольных композиций. В качестве сырьевой базы использованы местные материалы техногенного происхождения. Отмечены преимущества технологических решений. Ключевые слова: энергоэффективные строительные материалы, многотоннажный отход, микрокремнезем, ресурсо- и энергосберегающие технологии, пеностекольные композиции, тонкодисперсный наполнитель.

Принципы ресурсосбережения на сегодняшний день являются приоритетными в производстве и применении строительных материалов. Значимая роль при этом отводится использованию вторичных сырьевых ресурсов, применению энергосберегающих строительных материалов и энергоэффективных технологий их получения.

На кафедре строительного материаловедения и технологий Братского государственного университета имеется ряд разработок получения строительных материалов на основе

© Т. А. Лебедева, Т. А. Чупина, А. С. Потапова, 2015.

78

местного техногенного сырья [1]. Так, путем наполнения вспененных пеностекольных композиций возможно получение многофункциональных материалов для использования в качестве теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных для ограждающих конструкций, внутренних стен и перегородок в малоэтажном строительстве, а также в качестве теплоизоляции промышленного оборудования [2; 3].

Основным сырьевым компонентом и наполнителем пеностекольных композиций является микрокремнезем – многотоннажный ультрадисперсный отход цеха по производству кристаллического кремния Братского алюминиевого завода. Возможность использования жидкого стекла для получения пеностекольной композиции и в качестве вяжущего для омоноличивания тонкодисперсного наполнителя позволяет получать строительные материалы с широким диапазоном свойств.

1.Марка по средней плотности:

––для плит теплоизоляционных D300–D500;

––для блоков стеновых мелких D600–D700.

2.Класс по прочности на сжатие:

––для плит теплоизоляционных до В 1,0;

––для блоков стеновых мелких В 2–2,5.

3.Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии при температуре 25 ± 5 °С (298 ± 5К), Вт/(мК):

––для плит теплоизоляционных 0,08–0,12;

––для блоков стеновых мелких 0,13–0,15.

4.Класс по предельно допустимой температуре применения:

––для блоков жаростойких И3–И13.

В процессе приготовления сырьевой смеси исключается разрушение пенной составляющей, что обеспечивает стабильные технические характеристики материалов. Кроме того, при получении жаростойкого теплоизоляционного материала предварительной высокотемпературной обработки материала не требуется, а необходимые термомеханические свойства он приобретает на стадии эксплуатации.

Преимущество технологии в ее экономичности за счет снижения затрат на материальные и энергоресурсы. Материалы на основе наполненных пеностекольных композиций отличаются стабильностью технических характеристик. Технология позволяет получать широкую номенклатуру строительных материалов на одной технологической линии. При этом для организации технологической линии специального оборудования не требуется.

Список литературы

1.Лебедева Т.А., Белых С.А., Кудяков А.И. Жидкостекольные ячеистые материалы // Строительные материалы. 2005. № 5. С. 60–63.

2.Карнаухов Ю.П., Кудяков А.И., Белых С.А., Лебедева Т.А., Зиновьев А.А. Способ получения ячеистых строительных материалов // Пат. RUS 2209803. Опубл. 06.02.2002.

3.ЛебедеваТ.А.,БелыхС.А.,ТрофимоваО.В.,ЛебедевД.И.Влияние состава жидкостекольной связки на ее жаростойкие свойства // Тр. Братского государственного университета: Сер.: Естественные и инженерные науки – развитию регионов Сибири. В 2 т. Братск: БрГУ, 2011.

Т. 2. С. 139–144.

79

УДК 338 А. Н. Трошин, А. К. Черных

Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, Санкт-Петербург

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ РОЛЬ ИННОВАЦИЙ В ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ

Аннотация. В современных условиях основой динамичного развития любой экономической системы выступает инновационная деятельность, обеспечивающая высокий уровень ее конкурентоспособности.

Ключевые слова: инновации, научно-технический прогресс.

Развитые страны завершили два важнейших этапа современной научно-технической революции. На первом этапе (1940–50-е гг.) ее роль состояла в создании систем вооружения, обеспечении военно-технического превосходства. На втором этапе (1960-е гг.) эта цель была дополнена качественно новой задачей – обеспечение стабильных темпов экономического роста, повышение глобальной конкурентоспособности ключевых отраслей. На этом этапе вклад научно-технического прогресса экономический рост становится решающим, он превосходит вклад капитала, земли и трудозатрат.

Современный, третий, этап характеризуется тем, что развитые страны приступили к решению комплекса новых, преимущественно социально-экономических задач, которые потребовали смещения приоритетов научно-технической политики в сторону информационных услуг, медицины, экологии и других аспектов устойчивого роста и повышения качества жизни. Очевидно, что эти задачи останутся актуальными на протяжении большей части этого периода.

Инновации и новые технологии, начиная со второй половины ХХ в., постепенно превратились в основной фактор экономического роста промышленно развитых стран. По оценкам экспертов, до 90% прироста ВВП в последнюю четверть ХХ в. в этих странах обеспечивалось за счет создания новых и модернизации действующих технологий на основе инноваций, роста квалификации рабочей силы, повышения качества управления.

К основным признакам и условиям, характеризующим факторы инновационной экономики, относят следующие.

1.Устойчиво высокий уровень финансирования науки, доля затрат на науку должна приближаться к 3% от ВВП.

2.Устойчиво высокая доля занятых исследованиями и разработками (исследователей) на 10 000 занятых в экономике.

3.Высокий уровень оплаты труда занятых исследованиями и разработками.

4.Преобладание интенсивных факторов (инноваций и новых технологий) в приросте

ВВП.

5.Значительные налоговые и таможенные льготы на выполняемые НИОКР [1]. Современные предприятия воспринимают инновации как средство увеличения при-

были и завоевания более широкого сегмента рынка. Правительства считают их панацеей

© А. Н. Трошин, А. К. Черных, 2015.

80