Научные основы технологий утилизации силикатсодержащих отходов (12.10.2009)

Автор: Шершнева Мария Владимировна

ШЕРШНЕВА МАРИЯ ВЛАДИМИРОВНА

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЙ УТИЛИЗАЦИИ СИЛИКАТСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ

Специальность 25.00.36 – Геоэкология по техническим наукам

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Санкт-Петербург – 2009

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения» на кафедре «Инженерная химия и естествознание».

Научный консультант доктор технических наук,

профессор

Сватовская Лариса Борисовна

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

Алексеев Алексей Иванович

доктор технических наук,

профессор

Кнатько Василий Михайлович

доктор технических наук,

профессор

Фоменко Александра Ивановна

Ведущая организация Уральский государственный

горный университет

Защита состоится 1 декабря 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.244.01 при Северо-Западном государственном заочном техническом университете по адресу: 191186, г.Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5, 301 ауд.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Северо-Западного государственного заочного технического университета.

Автореферат разослан 30 октября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Иванова И.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы и направленность исследований связана с развитием критических технологий, утвержденных президентом РФ 21.05.2006 (Пр.-842) в позиции «Технологии предотвращения загрязнения окружающей среды», которая выполняется в рамках одного из приоритетных направлений развития науки, технологии и техники в РФ, а именно «Экология и ресурсосбережение».

В рамках развития таких технологий актуальным является вопрос об обезвреживании ионов тяжелых металлов (ИТМ) и утилизации твердых промышленных минеральных отходов, который чрезвычайно полезно было бы решить в комплексе; тогда следующим принципиально важным шагом является поиск и открытие полезных свойств твердых отходов, которые способствовали бы одновременно с утилизацией проявлению геозащитной функции отходов, например по отношению к обезвреживанию ИТМ. Основные минеральные отходы, так или иначе, содержат силикатную составляющую и таких отходов на сегодня накопилось миллионы тонн; именно поэтому утилизацию этих веществ целесообразно исследовать в рамках критических технологий.

В работах научных школ отечественных ученых СПбТУ - профессоров В.В. Алесковского, А.П. Душиной, М.М. Сычева в 60-х годах XX века и современных ученых СЗТУ - А.И. Алексеева и А.А. Алексеева и др. высказывались представления о возможных ионнообменных по ИТМ свойствах силикатов кальция, а в работах исследователей ПГУПС последнего десятилетия развиваются идеи о существовании у твердых отходов определенной природы резервов - энергетических или резервов поверхности, которые можно использовать для защиты окружающей среды. В настоящей работе в продолжение вышеназванных направлений развиваются идеи о том, что твердые отходы определенного состава обладают полезным для геозащиты свойством обезвреживания ИТМ, о присутствии которого информируют определенные параметры вещества - отхода. Открытию такого полезного для геозащиты свойства, названного геозащитным резервом, его исследованию и разработке научных основ новых технологий утилизации отходов с учетом геозащитного резерва посвящена данная работа.

Цель диссертационной работы состояла в открытии и изучении геозащитных свойств силикатсодержащих отходов по обезвреживанию ИТМ и разработке научных основ новых технологий утилизации с учетом этих свойств.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе обоснованы и поставлены следующие научно-технические задачи:

1. Определить критерии оценки природы силикатсодержащих фаз, прогнозирующие наличие геозащитных свойств по обезвреживанию ИТМ и обозначить соответствующие вещества.

2. Исследовать геозащитные свойства по ИТМ обозначенных веществ и отходов на их основе.

3. Разработать новые геозащитные технологии утилизации силикатсодержащих отходов с учетом обнаруженных свойств, а также проанализировать качество геозащитных технологий.

Методы исследования. При решении поставленных в работе задач применялись современные методы рентгенофазового анализа, методы ИК-спектрометрии, атомно-абсорбционной фотометрии, потенциометрии, калориметрии, а также PQ – метод анализа.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что:

1. Установлено новое свойство твердых силикатсодержащих отходов, названное их геозащитным резервом, о присутствии которого информирует наличие гидратационно-активных минералов или гидратных фаз, имеющих низкие значения стандартной энтальпии образования (примерно менее -1000 КДж/моль) и высокие мольные массы (примерно выше 100 г/моль).

2. Показано, что геозащитный резерв проявляется в самопроизвольном взаимодействии гидросиликатного отхода с ИТМ с образованием труднорастворимых веществ, характеризуется значениями изменения свободной энергии Гиббса и поглотительной емкостью по ионам тяжелых металлов (ИТМ).


загрузка...