Введение к работе
Актуальность темы исследования. Республика Казахстан обладает мощной сырьевой базой в виде фосфоритов Каратау и полиметаллических руд, а также развитой производственной промышленностью по их переработке. В итоге производственной деятельности металлургических, фосфорных и фосфатных заводов в регионах их расположения скопилось большое количество техногенных отходов, и, в частности шлаков, содержание в которых оксидов различных элементов нередко превышает их концентрацию в природных рудах и минералах. При этом в республике отсутствуют технологии получения фосфатных неорганических материалов, которые в настоящее время закупаются за рубежом.
Таким образом, создание новых технологических схем и процессов для утилизации техногенных отходов является актуальной задачей, в результате решения которой возможна организация производства новых материалов и улучшение экологической обстановки производственных регионов. В частности, на базе отходов фосфорной и металлургической промышленности возможно получение новых эффективных ингибиторов коррозии и защитных покрытий.
Целью данной работы является разработка технологических основ получения новых модифицированных растворимых полифосфатных ингибиторов коррозии и солеотложения на основе техногенных отходов фосфорной и металлургической промышленности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить процессы химического взаимодействия в сложных
многокомпонентных системах на чистых солях и определить оптимальные
условия получения полимерных фосфатов, модифицированных оксидами
различных металлов;
исследовать важнейшие физико-химические и эксплуатационные свойства синтезированных продуктов, такие как растворимость стекол, их гидролитическая устойчивость и ингибирующее действие в водных растворах;
разработать технологические схемы получения фосфатирующих растворов, а также ингибиторов коррозии и солеотложения из марганецсодержащих отходов производства фосфора и ферросплавов.
Научная новизна. Впервые установлено, что при синтезе поли- и силикополифосфатов марганца, часть марганца меняет степень окисления, а соотношения двух- и трехвалентного марганца в стекле зависит от времени выдержки расплава и степени связанности воды в исходных компонентах смеси;
впервые с помощью спектроскопии КРС идентифицировано образование Si - О - Р - связей в марганецсодержащих стеклах. При этом колебаниям Si - О - Р - связей отвечает полоса 640-643 см'1;
- определены оптимальные технологические параметры процесса
получения марганецсодержащих силикополифосфатных стекол,
заключающиеся в использовании шихты на основе Мп(Н2Р04)2 и безводного
Si02 с содержанием последнего 5-6 мол.% и выдержки расплава в течение
20-30 минут при температуре 1050-1100С;
- рассмотрены процессы химического взаимодействия на границе раздела
фаз металл - водный раствор синтезированных поли- и силикополифосфатов
марганца и предложена рабочая гипотеза образования защитных пленок на
поверхности металла.
Новизна предложенных технологических решений подтверждается предпатентом РК № 6713.
Практическая ценность. Разработана технологическая схема переработки марганецсодержащих отходов производства феррофосфора и ферросплавов на растворы фосфатирования типа "Мажеф" и ингибиторы коррозии и солеотложения.
На опытном участке цеха № 6 ОАО "Тараз-Фосфор" наработана опытная партия марганецсодержащих силикополифосфатных ингибиторов и проведена их опытно-промышленная апробация применительно к системе охлаждения держателей электродов электропечей по производству желтого фосфора ОАО "Тараз-Фосфор".
Разработанные составы могут быть использованы для защиты внутренней поверхности различных систем охлаждения от коррозии, а также в качестве грунтовок под лакокрасочные покрытия металлических конструкций.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на симпозиуме "Современные проблемы экологически чистых технологий и материалов"(Алматы, 1998 r.),XVI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва, 1998 г.) и XV научно-технической конференции по проблеме "Конструкции и технология получения изделий из неметаллических материалов"(Обнинск,1998 г.).
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 10 работ.
Связь с планом основных научных работ. Диссертационная работа выполнена' в соответствии с темами научно-исследовательской работы лаборатории химии фосфорных удобрений ИХН им. А.Б.Бектурова МН-АН РК "Синтез неорганических веществ и материалов многофункционального назначения" (№ госрегистрации 0194РК00002) и "Направленный синтез полифосфатов гексацианидов гетеровалентных металлов и создание на их основе новых материалов и удобрений с заданными свойствами"(№ госрегистрации 0197РК0047).
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 6 разделов, заключения и приложения. Во введении дано обоснование выбранного направления исследований, показаны актуальность и новизна, поставлены цель и задачи работы.
