Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

Введение Гранулирование сухих и влажных материалов направлено на улучшение их технологических свойств, предотвращает слипание частиц в процессе работы, облегчает безопасную загрузку, транспортировку и дозирование. Как правило, в технологии очистки жидких стоков, базирующихся на динамических процессах, используют гранулированные сорбенты. При их гранулировании применяются различные способы и связующие в виде органических и неорганических реагентов. Основное требование к таким реагентам — минимальное влияние на технические свойства гранул. Грануляции подвергаются как порошкообразные, так и пастообразные исходные материалы. В частности, при проведении исследований авторы в качестве исходного материала для гранулирования использовали пастообразный титаносиликатный осадок, выделенный в процессе гидротермального синтеза сульфатных и хлоридных титановых систем [ 1 , 2 ] в присутствии значительного избытка силиката натрия, то есть в сильнощелочной среде. После отделения жидкой фазы в образующемся при синтезе осадке содержится до 15 мас. % маточника, составной частью которого является силикат натрия. При водной обработке последний гидролизуется с образованием различных форм кремниевой кислоты (гидрозоли, гидрогели). Такие объекты могут служить связующим, способным формировать частицы осадка в виде гранул. Посредством многочисленных экспериментов, проведённых совместно с исследователями из Японии, были определены наиболее благоприятные условия для промывки титаносиликатной пасты, которую проводили при массовом отношении твёрдой и водной фаз, равном 1:0,25-1,5, и с получением пульпы, которую перемешивали в течение 0,5-1,5 ч и фильтровали до обеспечения влажности промытого титаносиликатного осадка 20-50 мас. %. Затем пасту гранулировали методом экструзии при давлении 2 - 6 кг/м2, а полученные гранулы сушили в течение 15-20 ч при температуре 65-76 °С. Прочность гранул соответствовала 12,5 МПа [3]. Экспериментальный подбор условий водной обработки не обеспечивает её оптимальных расходных параметров, что приводит к нестабильности получаемых результатов по прочности гранул и их свойствам. Цель настоящего исследования заключалась в изучении условий синтеза силикатного связующего, которое обеспечивает получение стабильного результата по прочности гранул и сорбционным свойствам. Методика экспериментов Объектами исследования были продукты гидролиза силиката натрия Na 2 SiO 3 5 H 2 O (марка ч.), которые получены путём введения в 3 %-й раствор силиката натрия (рНисх 9) серной кислоты до заданных значений рН — 1,85, 2,60 и 8,25. При достижении заданного значения рН смесь выдерживали при температуре 100 °С в течение 1 ч, а затем охлаждали. В табл. 1 приведены условия получения гидрозолей кремниевой кислоты. Таблица 1 Условия получения гидрогелей кремниевой кислоты: объём — 100 мл; концентрация Si-раствора — 3 %; температура выдержки Т — 100 °С Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 465-469. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 465-469. Реагенты для получения кремниевой кислоты ph до нагревания Время выдержки при Т °С, мин ph после нагревания Растворы Na 2 SiO 3 - 5 H 2 O и H 2 SO 4 1,85 95 (включая 45 мин нагрева) 2 , 0 0 2,60 4,00 8,25 9,00 Полученные гидрозоли (коллоидные растворы) использованы в качестве связующего агента для гранулирования пасты опыта № 11, полученной на пилотной установке «Сорбент». Показатель рН исходной пасты — 11-11,5. Предварительно пасту заливали дистиллированной водой (Т:Ж = 1:5), выдержали до образования однородной массы (без комочков), а затем лишнюю воду удалили фильтрованием. Промытый таким способом осадок использовали для проведения экспериментов. © Щукина Е. С., Грязнова Д. В., Шамова И. К., 2024 466